Uploaded by nofitalia.wahyu

dalpro bab 4

advertisement
LAPORAN PENGENDALIAN PROSES
“Karateristik Pengendali”
Disusun oleh :
Titania Septi Hapsari (1731410105)
PROGRAM STUDI D-III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI MALANG
2019
BAB IV
PENDAHULUAN
4.1
Tujuan Percobaan
Tujuan percobaan Karakteristik Pengendali ini adalah :
1.
Dapat mengoperasikan dan mensimulasikan pengendali
2.
Mengamati
karateristik
pengendali
Proportional
(P),
Proportional Integral (PI), dan proportional integral derivative
(PID) lup tertutup sistem pengendali
3.
Menganalisa respon untuk perubahan set point (SP) – servo
system dan perubahan disturbance – regulator system
4.2
Dasar Teori
Closed-loop
control
system
adalah
suatu
kondisi
di
mana
controller/pengendali dihubungkan ke proses, kemudian controller bertugas
membandingkan Set Point (SP) dengan Procces Variable (PV) serta menentukan
tindakan perbaikan. Closed-loop control system biasa disebut Feedback Control
System dikarenakan pengukuran nilai PV dikembalikan (feedback) ke sebuah alat
yang disebut “comparator”. Di dalam comparator PV dibandingkan dengan nilai
SP. Jika ada perbedaan antara measured variable dengan SP maka akan dihasilkan
Error (E). Error dapat juga disebut sebagai Offset. sehingga hubungan antara
ketiga variabel tersebut dapat dinyatakan sebagai:
Offset = SP - PV
Nilai error ini disampaikan ke controller, kemudian controller akan
memberikan perintah pada Final Control Element untuk membuka, menutup,
menambah, atau mengurangi bukaan valve agar mengembalikan nilai PV ke nilai
SP. Keuntungan dari Feedback Control System adalah dapat menghilangkan
semua disturbance, sedangkan kerugiannya adalah jika ada disturbance maka sulit
untuk mengembalikan seperti semula dan kurang baik dalam merespon dead time.
Ada dua jenis perubahan yang terjadi pada Closed-Loop Control System,
yaitu:

SERVO PROBLEM  di mana Set Point berubah, sedangkan
Disturbance tetap (D = 0), seperti sketsa dalam Gambar IV.1.

REGULATOR PROBLEM  Set Point tetap (SP = 0),
sedangkan
Disturbance berubah, seperti sketsa dalam Gambar IV.2
Gambar IV. 1. Offset untuk Servo Problems (Sumber: Coughanowr,
Donald
R.1991)
Gambar IV. 2. Offset untuk Regulator Problem (Sumber: Coughanowr,
Donald R.1991)
Secara garis besar pengendali diibedakan menjadi dua macam, yaitu: (1)
Discontinue Controller contoh : On-Off Controller, dan (2) Continue Controller,
yang terdiri dari : Proportional Controller (P), Proportional-Integral (PI),
Proportional-Integral-Derivatif (PID), dan Proportional-Derivatif (PD).

On- Off Controller. Cara kerja pengendali yang paling sederhana adalah
mode on-off controller atau sering disebut mode dua posisi. Jenis
pengendali
on-off
merupakan
contoh
dari
mode
pengendali tidak
menerus (diskontinyu). Mode ini paling sederhana, murah dan seringkali
bisa dipakai untuk mengendalikan proses-proses yang penyimpangannya
dapat ditoleransi.
Karakteristik on-off controller bisa dituliskan sebagai berikut :
P = 100%  valve buka penuh (ON), untuk E < 0
P = 0%  valve tutup penuh (OFF), untuk E > 0
di mana,

P = output dan E = error
Proportional Controller (P)
Proportional Controller (P) memiliki keluaran (output) yang
sebanding dengan besarnya sinyal kesalahan (error). Bila dituliskan dalam
bentuk model matematis adalah :
P = Kc . E + Ps
Dimana :
P = output pengendali
Ps = output pengendali pada E = 0
Kc = gain pengendali
E = error
Pada
Proportional
Controller
terdapat
dua
parameter
yaitu
Proportional Band dan Konstanta Proporsional (Kp). Proportional Band
adalah
rentang
maksimum
sebagai
input
pengendali
yang
dapat
menyebabkan pengendali memberikan output pada rentang maksimumnya
dan sering kali disebut gain pengendali. Harga PB berkisar antara 0 - 500.
Sedangkan konstanta proporsional (Kp) menunjukkan nilai faktor penguatan
terhadap sinyal kesalahan (error).
Gambar IV.3. Blok diagram proportional controller
Fungsi transfer untuk Proportional Controller adalah:
𝑃 (𝑠)
= 𝐾𝑝
𝐸 (𝑠)
Proportional Controller memiliki ciri-ciri yang harus diperhatikan ketika
kontroler tersebut diterapkan pada suatu sistem :
 Jika nilai Kp kecil, Proportional Controller hanya mampu melakukan
koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan menghasilkan respon sistem
yang lambat.
 Jika nilai Kp dinaikkan, respon sistem menunjukkan semakin cepat
mencapai keadaan stabil. Namun jika nilai Kp
diperbesar sehingga
mencapai harga yang berlebihan, maka akan mengakibatkan sistem
bekerja tidak stabil, atau respon sistem akan berosilasi.

Proportional-Integral (PI)
Proportional Integral berfungsi menghasilkan respon sistem yang
memiliki error pada keadaan stabil nol. Proportional Integral memiliki
karakteristik seperti sebuah integral. Aksi integral menyebabkan keluaran
pengendali (P) berubah terus selama ada error. Besar keluaran pengendali
proportional-integral (PI) sebanding dengan besar galat (error) dan integral
galat (error). Kalau sinyal kesalahan (error) tidak mengalami perubahan,
keluaran akan menjaga keadaan seperti sebelum terjadinya perubahan
masukan. (e) sampai error hilang.
𝐾𝑐
P = Kc . E + ( Ʈ𝑖 ) ∫ 𝐸 𝑑𝑡 + Ps
di mana:
Kc = gain controller
τi
= integral time
Ps
= keluaran pada E = 0
Kekurangan pengendali tipe ini adalah overshoot tinggi, banyak
osilasi, dan respon untuk stabil lebih lambat karena error tidak bisa
dihilangkan dengan cepat.
Gambar IV.4 Respon sistem sebagai akibat perubahan disturbance (PI
controller) (Sumber: Coughanowr, Donald R.1991)

Proportional-Derivative (PD)
Karakteristik
dari
Proportional
Derivative
controller
dengan
penambahan derivative time menyebabkan respon lebih cepat stabil dari
Proportional controller. Semakin besar nilai τD, respon akan semakin
cepat untuk stabil. Namun tetap ada offset walau kecil. Pada proses yang
memiliki time constant jauh lebih besar dibanding dead time, penambahan
aksi derivatif dapat memperbaiki kualitas pengendalian. Proses dengan dead
time
dominan,
penambahan
aksi
derivatif
dapat
menyebabkan
ketidakstabilan, sebab adanya keterlambatan (lag) respons pengukuran.
P = Kc . E + Kc . ƮD ( dE / dt ) + Ps
Kc = gain
τD = derivative time
Ps = keluaran pada E = 0
Gambar VI.5 Blok diagram controller diferensial

Proportional-Integral-Derivative (PID)
Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing kontroler P, I,
dan D dapat saling menutupi dengan menggabungkan ketiganya secara
paralel menjadi controller plus integral plus diferensial (PID controller).
Penyetelan konstanta Kp, τi dan τD akan mengakibatkan penonjolan sifat dari
masing-masing elemen. Satu atau dua dari ketiga konstanta tersebut dapat
disetel lebih menonjol dibanding yang lain. Konstanta yang menonjol itulah
akan memberikan kontribusi pengaruh pada respon sistem secara
keseluruhan.
Gambar IV.6 Respon sistem pengendali dengan berbagai tipe pengendali
(Sumber: Coughanowr, Donald R.1991)

Karakteristik Respon
Respon
sistem
atau
tanggapan
sistem
adalah
perubahan
perilaku output terhadap perubahan sinyal input. Respon sistem berupa
kurva ini akan menjadi dasar untuk menganalisa karakteristik system,
selain menggunakan persamaan/model matematika. Bentuk kurva respon
sistem dapat dilihat setelah mendapatkan sinyal input. Sinyal input yang
diberikan untuk mengetahui karakteristi system disebut sinyal test. Ada 3
tipe input sinyal test yang digunakan untuk menganalisa system dari
bentuk kurva response, yaitu:
 Impulse signal, sinyal kejut sesaat
 Step signal, sinyal input tetap DC secara mendadak
 Ramp signal, sinyal yang berubah mendadak (sin, cos).
Respon
sistem
domain/kawasan:
atau
tanggapan
sistem
terbagi
dalam
dua
 Domain waktu (time response)
 Domain frekuensi (frequency response)
Respon sistem dalam domain waktu terdiri dari dua macam, yaitu respon
transient dan respon steady state. Respon transient didefinisikan sebagai
respon ketika input sebuah sistem berubah secara tiba-tiba, di mana keluaran
atau output membutuhkan waktu untuk merespon perubahan itu. Sedang respon
steady state adalah respon ketika tidak terjadi perubahan input.
Bentuk sinyal respon transient ada 3:

Underdamped
response,
output
melesat
naik
untuk mencapai input
kemudian turun dari nilai yang kemudian berhenti pada kisaran nilai input.
Respon ini memiliki efek osilasi

Critically damped response, output tidak melewati nilai input tapi butuh
waktu lama untuk mencapai target akhirnya.

Overdamped response, respon yang dapat mencapai nilai input dengan cepat
dan tidak melewati batas input.
Respon underdamped sering terjadi pada sistem pengendalian, sehingga
beberapa parameter digunakan untuk menggambarkan respon
dimana
batasan-batasan
uderdamped,
tersebut tergantung pada damping factor (ζ) dan
time constant (τ). Parameter-parameter tersebut adalah :
a. Overshoot
Overshoot adalah hasil pengukuran besarnya respon pada harga akhir pada
perubahan fungsi step dan ditunjukkan sebagai perbandingan antara A dan B.
Gambar IV.7 Respon Underdamped (Sumber: Coughanowr, Donald R.1991)
b. Decay ratio
Decay ratio adalah pebandingan antara dua puncak gelombang diatas harga
akhir selama satu periode.
c. Rise Time (waktu naik)
Rise time adalah waktu yang di ukur mulai dari respon t= 0 sampai dengan
respon memotong sumbu steady state yang pertama.
d. Response Time
Respon time adalah waktu yang dibutuhkan untuk mencapai respon pada
rentang ±5% dari harga akhir.
e. Period of Oscillation (periode osilasi)
Period of oscillation adalah waktu yang dibutuhkan gelombang untuk
membentuk satu lembah dan satu puncak.
f. Settling Time (waktu tunak)
Waktu tunak adalah ukuran waktu yang menyatakan respon telah masuk ±5%,
atau ±2%, atau ±0.5% dari keadaan steady state.
Gambar IV.8 Karateristik Respon
4.3
Data Pengamatan
a.
Pengendali Level
Nilai Parameter Pengendali
1.
No.
1.
Tipe pengendali
P
2.
3.
PI
PD
Pb
100
75
100
100
%PV vs t (Pb = 100)
a.
Overshoot = tidak ada
b.
Decay ratio = tidak ada
c.
Rise time = 300 detik
d.
Settling time = 290 detik
e.
Periode osilasi = tidak ada
f.
Offset = SP – nilai akhir
= 30% – 29,9%
= 0,1%
Data Percobaan Pertama
Waktu
(detik)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
%PV
SP
19,8
19,7
19,9
19,5
19,4
19,8
19,9
19,9
20,2
20,6
21,4
23
23,7
23,1
22,9
23,2
25,9
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
30
30
30
30
30
30
30
τi
0
τd
0
10
0
0
0,1
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
2.
25,9
26,6
27,3
27,7
27,7
26
28,2
27,5
28,8
29,6
29,4
29,5
27,3
30,1
31,8
30,5
31,3
29,9
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
%PV vs t (Pb = 75)
a. Overshoot = tidak ada
b. Decay ratio = tidak ada
c. Rise time = 430 detik
d. Settling time = 490 detik
e. Periode osilasi = tidak ada
f. Offset = SP – nilai akhir
= 30% – 30%
= 0%
Data percobaan Kedua
Waktu
(detik)
0
10
20
30
40
50
60
70
%PV
SP
19,6
20
19,3
19,7
19
19,2
19,4
19,9
20
20
20
20
20
20
20
20
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
19
19,1
19,5
19,9
19,8
19,1
19,4
19,7
19,7
19,8
19,3
19,2
19,6
19,6
19,2
20,7
21,4
22,2
23,7
23,8
24,5
24,9
25,8
26
26,7
27,4
27,3
28,1
28,3
28,7
28,8
28,8
27,1
27,9
29,5
30,1
29,6
29,6
29,7
29,7
29,7
29,7
30
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
3.
%PV vs t (Pb = 100 τi = 10)
a. Overshoot = tidak ada
b. Decay ratio = tidak ada
c. Rise time = tidak ada
d. Settling time = 520 detik
e. Periode osilasi = tidak ada
f. Offset = SP – nilai akhir
= 30% – 29,9%
= 0,1%
Data Percobaan Ketiga
Waktu
(detik)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
%PV
SP
19,8
19,2
19,3
19,5
19,7
19,2
19
18,9
19,2
19
19,3
19,9
19,7
20
19,8
19,9
20,1
20,4
19,9
20,1
20,2
20,5
20,7
20,6
20,8
20,7
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
30
30
30
30
30
30
30
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
20,6
21,4
23
23,7
23,1
22,9
23,2
25,9
25,9
26,6
27,3
27,7
27,7
26
28,2
27,5
28,8
29,6
29,4
29,5
27,3
29
29,8
29,7
29,8
29,9
29,9
%PV vs t (Pb = 100 τd = 0,1)
4.
a.
Overshoot = tidak ada
b.
Decay ratio = tidak ada
c.
Rise time = 460 detik
d.
Settling time = 569 detik
e.
Periode osilasi = tidak ada
f.
Offset = SP – nilai akhir
= 30% – 29,4%
= 0,6%
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
Data Percobaan keempat
Waktu
(detik)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
%PV
19,3
19,5
19,8
19,2
19,7
19,2
19,8
19,6
19,8
19,2
19,3
19,8
19,7
19,6
19,6
19,7
19,8
19,9
19,6
20
19,9
20,4
20,3
20,8
21,6
23,8
23,5
23,7
25,8
25,9
25,3
26,5
28,4
25,1
26,5
27,1
27,3
28,5
29,7
28,9
SP
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
30,6
29,4
28,6
28,6
28,8
29,2
30
30,2
29,2
28,9
28
28
32
29,2
29
29,8
28
29
25,8
29,6
29,3
29,1
29,5
29,2
29,2
29,4
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
b. Pengendali Tekanan
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
%PV1
84,9
85,1
84,8
87,1
84,2
84,4
84,3
86,9
86
86,1
85,6
86
Nilai Parameter Pengendali
Propotional
Integral
15
0
20
0
25
0
25
15
25
20
25
25
25
25
25
25
25
25
25
15
25
20
25
25
Derivatif
0
0
0
0
0
0
10
15
20
20
25
30
1. (Prop = 15, Intg = 0, Deriv = 0)
𝑎
a. Overshoot = 𝑏 =
2,9
20
= 0,145
b. Decay ratio = 0
c. Rise time = 1,5 detik
d. Settling time = 8 detik
e. Periode osilasi = 3,5 detik
f. Offset = SP – nilai akhir
= 63,5 % – 71,8%
= 8,3%
Data Percobaan Pertama
Waktu
(detik)
-2
-1
-0,5
0
0
1
1,5
2,5
3
4
5
6
6,5
7,5
8
9
10
11
11,5
12,5
13,5
14
16
16,5
17
18
%PV
SP
83,5
83,5
83,5
83,5
83,5
60,6
79,4
63,7
77
65,7
77,8
64,4
74,4
68,1
70,4
72,8
71,1
71,7
71,6
71,5
71,4
71,3
71,2
71,3
71,2
71,1
83,5
83,5
83,5
83,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
63,5
19
20
21
71
70,9
71,8
63,5
63,5
63,5
2. (Prop = 20, Intg = 0, Deriv = 0)
a.
Overshoot = tidak ada
b.
Decay ratio = tidak ada
c.
Rise time = tidak ada
d.
Settling time = 2 detik
e.
Periode osilasi = tidak ada
f.
Offset = SP – nilai akhir
= 64,6% – 73%
= 8,4%
Data Percobaan Kedua
Waktu
(detik)
-2
-1
-0,5
0
0
1
1,5
2
2,5
3,5
4
5
6
7
8
9
10
11
11
11
3. (Prop = 25, Intg = 0, Deriv = 0)
%PV
SP
84,6
84,6
84,6
84,6
84,6
66,8
76,5
72,8
73,5
73,8
73,7
73,5
73,4
73,3
73,2
73,1
73
73
73
73
84,6
84,6
84,6
84,6
84,6
64,6
64,6
64,6
64,6
64,6
64,6
64,6
64,6
64,6
64,6
64,6
64,6
64,6
64,6
64,6
a. Overshoot = tidak ada
b. Decay ratio = tidak ada
c. Rise time = tidak ada
d. Settling time = 1.5 detik
e. Periode osilasi = tidak ada
f. Offset = SP – nilai akhir
= 66,1% – 76,1%
= 10%
Data Percobaan Ketiga
Waktu
(detik)
-2
-1
-0,5
0
0
1
1,5
2
2,5
3,5
4
5
6
7
8
9
10
4. (Prop = 25, Intg = 15, Deriv = 0)
a. Overshoot = tidak ada
b. Decay ratio = tidak ada
c. Rise time = tidak ada
d. Settling time = 1 detik
e. Periode osilasi = tidak ada
f. Offset = SP – nilai akhir
= 65,6% – 76,4%
= 10,8%
%PV
SP
86,1
86,1
86,1
86,1
86,1
70,1
75,5
77,8
75,7
76,5
76,6
76,4
76,3
76,2
76,1
76,1
76,1
86,1
86,1
86,1
86,1
86,1
66,1
66,1
66,1
66,1
66,1
66,1
66,1
66,1
66,1
66,1
66,1
66,1
Data Percobaan Keempat
Waktu
(detik)
-2
-1
-0,5
0
0
0,5
1
2
2,5
3,5
4
5
5,5
6,5
7,5
8,5
9
10
11
12
13
%PV
SP
85,6
85,6
85,6
85,6
85,6
71,4
75,3
78,2
76,4
76,8
76,7
76,8
76,7
76,6
76,5
76,3
76,4
76,3
76,4
76,3
76,4
85,6
85,6
85,6
85,6
85,6
65,6
65,6
65,6
65,6
65,6
65,6
65,6
65,6
65,6
65,6
65,6
65,6
65,6
65,6
65,6
65,6
5. (Prop = 25, Intg = 20, Deriv = 0)
a. Overshoot = tidak ada
b. Decay ratio = tidak ada
c. Rise time = tidak ada
d. Settling time = 2 detik
e. Periode osilasi = tidak ada
f. Offset = SP – nilai akhir
= 63,8% – 74,6%
= 10,8%
Data Percobaan Kelima
Waktu
(detik)
-2
-1
%PV
SP
83,8
83,8
83,8
83,8
-0,5
0
0
1
2
2,5
3
4
6
7
8
9
10
11
12
13
83,8
83,8
83,8
69,6
73,6
76,1
74,6
74,7
74,6
74,7
74,7
74,6
74,7
74,7
74,6
74,6
83,8
83,8
83,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
6. (Prop = 25, Intg = 25, Deriv = 0)
a. Overshoot = tidak ada
b. Decay ratio = tidak ada
c. Rise time = tidak ada
d. Settling time = 1,5 detik
e. Periode osilasi = tidak ada
f. Offset = SP – nilai akhir
= 63,8% – 74,8%
= 11%
Data Percobaan Keenam
Waktu
(detik)
-2
-1
-0,5
0
0
0,5
1,5
2
2,5
3
%PV
SP
83,8
83,8
83,8
83,8
83,8
70,4
73,5
76,7
74,6
75,2
83,8
83,8
83,8
83,8
83,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
4
5
6
7
8
8,5
9,5
10,5
11,5
75,1
75
75
75
75
74,9
74,9
74,8
74,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
63,8
7. (Prop = 25, Intg = 25, Deriv = 10)
𝑎
a. Overshoot = 𝑏 =
𝑐
51,9
20
= 2,595
16
b. Decay ratio = 𝑎 = 51,9 = 0,308
c. Rise time = 1,5 detik
d. Settling time = 16 detik
e. Periode osilasi = 6,5 detik
f. Offset = SP – nilai akhir
= 68,1% – 82,7%
= 14,6%
Data Percobaan Ketujuh
Waktu
(detik)
-2
-1
-0,5
0
0
0,5
1
2
3
3,5
4,5
5
6
7
8
8,5
%PV
SP
88,1
88,1
88,1
88,1
88,1
16,2
71,1
97,7
47,1
77,8
68,1
64,3
82,7
52,1
85,3
56,6
88,1
88,1
88,1
88,1
88,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
9,5
10,5
11,5
12,5
13,5
14,5
15
16
17
18
19
19,5
83,9
59,8
83,2
36,8
79,5
89,9
57,3
87,2
69,3
82,7
82,7
82,7
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
68,1
8. (Prop = 25, Intg = 25, Deriv = 10)
𝑎
20
a. Overshoot = 𝑏 = 20 = 1
𝑐
b. Decay ratio = 𝑎 =
0,6
20
= 0,03
c. Rise time = 2,25 detik
d. Settling time = 14,5 detik
e. Periode osilasi = 1,5 detik
f. Offset = SP – nilai akhir
= 66,4% – 73,2%
= 6,8%
Data Percobaan kedelapan
Waktu
(detik)
-2
-1
-0,5
0
0
0,5
1,5
2
2,5
3,5
4,5
5,5
6,5
%PV
SP
86,4
86,4
86,4
86,4
86,4
46,4
81,5
65,8
71,9
67,4
70,3
73,5
68,5
86,4
86,4
86,4
86,4
86,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
7,5
8
8,5
9,5
10,5
11,5
12,5
13,5
14,5
15
16
17
18
19
19,5
20
21
22
70,3
74,1
69,2
76,6
66,4
77,2
67,5
76,6
69
73,8
73,8
72,7
72,8
72,9
72,9
73
73,2
73,2
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
66,4
9. (Prop = 25, Intg = 25, Deriv = 20)
𝑎
a. Overshoot = 𝑏 =
𝑐
14,8
20
= 0,74
6,9
b. Decay ratio = 𝑎 = 14,8 = 0,466
c. Rise time = 1,25 detik
d. Settling time = 13,5 detik
e. Periode osilasi = 5 detik
f. Offset = SP – nilai akhir
= 65,4% – 71,2%
= 5,8%
Data Percobaan Kesembilan
Waktu
(detik)
-2
-1
-0,5
0
0
0,5
1
%PV
SP
85,4
85,4
85,4
85,4
85,4
50,6
50,5
85,4
85,4
85,4
85,4
85,4
65,4
65,4
1,5
2,5
3,5
4,5
5,5
6,5
7
7,5
8,5
9,5
11
12
13
13,5
14
15
16
17
18
19
79,5
60,8
60,8
81,1
58,5
79,9
79,9
61,9
74,5
63,4
72,9
65,4
72
70,1
70,6
70,7
70,6
71,2
71,2
71,2
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
10. (Prop = 25, Intg = 25, Deriv = 30)
𝑎
a. Overshoot = 𝑏 =
𝑐
11,7
b. Decay ratio = 𝑎 =
20
= 0,585
21,7
20
= 1,854
c. Rise time = 1,25 detik
d. Settling time = 10 detik
e. Periode osilasi = 2 detik
f. Offset = SP – nilai akhir
= 65,4% – 70,2%
= 4,8%
Data Percobaan Kesepuluh
Waktu
(detik)
-2
-1
-0,5
0
0
%PV
SP
85,4
85,4
85,4
85,4
85,4
85,4
85,4
85,4
85,4
85,4
1
2
3
4
5
6
6,5
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
53,7
79,9
43,7
82,5
65,4
69,3
70,5
66,7
67,8
70,2
68,8
69,4
69,6
69,9
70
70,1
70,2
70,1
70,2
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
65,4
11. (Prop = 25, Intg = 20, Deriv = 25)
𝑎
11
a. Overshoot = 𝑏 = 20 = 0,55
𝑐
b. Decay ratio = 𝑎 =
5,7
11
= 0,518
c. Rise time = 2 detik
d. Settling time = 12 detik
e. Periode osilasi = 2 detik
f. Offset = SP – nilai akhir
= 64,4% – 79,4%
= 5%
Data Percobaan kesebelas
Waktu
(detik)
-2
-1
-0,5
0
0
%PV
SP
84,4
84,4
84,4
84,4
84,4
84,4
84,4
84,4
84,4
84,4
0,5
1,5
2,5
3
4
4,5
5,5
7
7,5
8
8,5
9
9,5
10
11,5
12
12,5
13
14
15
16
53,4
77,9
58,7
75,4
60,2
73,1
63,4
75,7
61,4
71,3
66,6
69,3
69,1
68
69,3
68,7
68,8
69,1
69,2
69,3
69,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
64,4
12. (Prop = 25, Intg = 15, Deriv = 20)
𝑎
18,2
a.
Overshoot = 𝑏 =
b.
Decay ratio = 0
c.
Rise time = 2,5 detik
d.
Settling time = 19,5 detik
e.
Periode osilasi = 2 detik
f.
Offset = SP – nilai akhir
20
= 0,91
= 65% – 73%
= 8%
Data Percobaan keduabelas
Waktu
(detik)
-2
-1
-0,5
0
%PV
SP
85
85
85
85
85
85
85
85
0
1
2
3
3,5
4
5
5,5
6
7
8
8,5
9
10
11
11,5
12
13
14
15
16
17
18
18,5
19
19,5
21
21,5
22
23
23,5
24
25,5
4.4
85
46,8
80,8
65,7
69,5
71,9
67,6
88,8
68,8
74,8
64,3
77
63
78,8
63
78,8
63
78
51,3
83,7
64,7
76,1
67,2
69,8
74,9
70,2
75,6
68
74,2
72,8
72,5
72,9
73
85
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
Pembahasan
Pengendali Level
Praktikum kali ini berjudul karakteristik pengendali aras (level) cairan.
Percobaan ini bertujuan untuk mengamati karakteristik pengendali Proportional
(P), Propotional Integral (PI), dan Poportional Integral Derivative (PID) lup
tertutup sistem pengendali, serta menganalisa respon perubahan set point. Fokus
dari percobaan kali berada pada controllernya. Sistem controller pada sistem ini
adalah close loop dimana controller/pengendali dihubungkan ke proses, kemudian
controller membandingkan dengan set point (SP) dengan control variable (PV).
Sedangkan jenis perubahan yang terjadi pada closed loop control system yaitu
servo
problem,dimana
yang
dirubah
adalah
set
pointnya,
sedangkan
disturbancenya tetap. Set poin yang digunakan 20 dan 30. Pada percobaan ini
menentukan nilai overshoot (puncak yang muncul pertama kali), decay ratio
(perbandingan nilai dari puncak kedua dengan puncak pertama), rise time (waktu
yang di ukur mulai dari respon t= 0 sampai dengan respon memotong sumbu
steady state yang pertama), periode osilasi (periode gelombang/1 puncak 1
lembah), settling time (waktu yang menyatakan respon telah masuk ±5%, atau
±2%, atau ±0.5% dari keadaan steady state) dan off set (selisih antara SP dengan
nilai akhir yang dicapai).
Pada percobaan yang pertama menggunakan Proportional Band (PB) 100,
Integral time (τi) 0, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point 20 dan 30, dapat
dilihat pada gambar IV.9 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari grafik
tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 0,1 %, settling time 290 detik, rise
time 300 detik, pada percobaan ini tidak memiliki nilai decay ratio, osilasi, dan
overshoot dikarenakan grafik tidak memiliki lembah dan puncak.
Sedangkan pada percobaan yang kedua menggunakan Proportional Band
(PB) 75, Integral time (τi) 0, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point 20 dan
30 , dapat dilahat pada gambar IV.10. grafik antara nilai PV dan nilai SP setiap
waktu. Dari grafik tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 0 %, settling time
390 detik, rise time 430 detik, pada percobaan ini tidak memiliki nilai decay ratio,
osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik tidak memiliki lembah dan puncak.
35
30
%PV
25
20
15
PV
10
SP
5
0
0
100
200
Waktu (s)
300
400
Gambar IV.9 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV, PB 100
35
30
%PV
25
20
15
PV
10
SP
5
0
0
200
400
600
Waktu (s)
Gambar IV.10 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV, PB 75
Dari hasil percobaan pertama dan kedua dapat mengetahui pengaruh
propotional controller (P). Proportional controller (P) memiliki keluaran yang
sebanding dengan besarnya sinyal kesalahan. Pada
terdapat
dua parameter
Proporsional
yaitu Proportional
Proportional
Band
dan
Controller
Konstanta
(Kp). Pada percobaan pertama dan kedua yang dirubah adalah
nilai Kc (gain pengendali). Kc yang digunakan dalam praktikum kali ini sebesar 1
dan 1,3 , sehingga pada alat diinput PB sebesar 100 dan 75. PB sendiri merupakan
100/Kc. Sedangkan Konstanta Proporsional (Kp) menunjukkan
nilai
faktor
penguatan terhadap sinyal kesalahan (error), pada percobaan pertama dan kedua
nilai Kp sebesar 1% dan 1,33 %. Dari dua grafik tersebut, data yang paling bagus
pada PB 75, hal ini dapat dilihat pada gambar grafik IV.10, nilai PV mendekati set
poin (SP) dibandingan dengan nilai PV pada percobaan pertama jauh dari set
point tetapi nilai PV untuk mencapai konstan lebih lambat. Sehingga offset yang
paling kecil diperoleh pada percobaan kedua, hal tersebut tidak sesuai dengan
literature, pada literature dijelaskan jika nilai Kp kecil, Proportional Controller
hanya mampu melakukan koreksi kesalahan yang kecil sehingga akan
menghasilkan respon system yang lambat. Penyimpangan percobaan dengan
literature dapat dikarenakan kurang akurat dan telitinya saat pencatatan data
percobaan.
Pada percobaan ketiga menggunakan Proportional Band (PB) 100, Integral
time (τi) 10, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point 20 dan 30 , dapat
dilihat pada gambar IV.11 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari
grafik tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 0,1 %, settling time 520 detik,
pada percobaan tidak memiliki rise time 0 karena
respon tidak memotong
sumbu steady state, pada percobaan ini juga tidak memiliki nilai decay ratio,
osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik tidak memiliki lembah dan puncak.
35
30
%PV
25
20
15
PV
10
SP
5
0
0
200
400
600
Waktu (s)
Gambar IV.11 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Dari hasil percobaan pertama dan ketiga dapat mengetahui pengaruh
penambahan Integral time (τi) . Propotional integral (PI) berfungsi menghasilkan
respon system yang memiliki error pada keadaan stabil nol. Pada percobaan
pertama dan ketiga yang dirubah adalah nilai τi. Pada percobaan pertama
menggunakan τi 0 sedangkan pada percobaan ketiga menggunkan τi 10. Dari dua
grafik tersebut, data yang paling bagus pada percobaan pertama hal ini dapat
dilihat pada gambar IV.9. pada percobaan pertama untuk mencapai kestabilan
nilai PV lebih cepat, hal tersebut sesuai dengan literature bahwa jika
menggunakan propotional integral (PI) memiliki kekurangan respon untuk stabil
lebih lambat karena error tidak bisa dihilangkan dengan cepat.
Pada percobaan keempat menggunakan Proportional Band (PB) 100,
Integral time (τi) 0, dan Derivative Time (τD) 0,1 dengan set point 20 dan 30,
dapat dilihat pada gambar IV.12 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari
grafik tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 0,6 %, settling time 569 detik,
rise time 460 detik, pada percobaan ini tidak memiliki nilai decay ratio, osilasi,
dan overshoot dikarenakan grafik tidak memiliki lembah dan puncak.
35
30
%PV
25
20
15
PV
10
SP
5
0
0
200
400
Waktu (s)
600
800
Gambar IV.12 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Dari hasil percobaan pertama dan keempat dapat mengetahui pengaruh
penambahan derivative time. Pada percobaan pertama dan ketiga yang dirubah
adalah nilai τD. Pada percobaan pertama menggunakan τD 0 sedangkan pada
percobaan keempat menggunkan τD 0,1. Dari dua grafik tersebut, data yang paling
bagus pada percobaan pertama hal ini dapat dilihat pada gambar IV.9. pada
percobaan pertama untuk mencapai kestabilan nilai PV lebih cepat, hal tersebut
tidak sesuai dengan literature, pada literature dijelaskan bahwa karakteristik dari
Proportional
Derivative
controller
dengan penambahan derivative time
menyebabkan respon lebih cepat stabil dari Proportional controller. Semakin
besar nilai τD, respon akan semakin cepat untuk stabil. Namun tetap ada offset
walau kecil.
Pembahasan Tekanan
Praktikum kali ini berjudul karakteristik pengendali aras (level) cairan.
Percobaan ini bertujuan untuk mengamati karakteristik pengendali Proportional
(P), Propotional Integral (PI), dan Poportional Integral Derivative (PID) lup
tertutup 33ystem pengendali, serta menganalisa respon perubahan set point. Fokus
dari percobaan kali berada pada controllernya. Sistem controller pada system ini
adalah close loop dimana controller/pengendali dihubungkan ke proses, kemudian
controller membandingkan dengan set point (SP) dengan control variable (PV).
Sedangkan jenis perubahan yang terjadi pada closed loop control system yaitu
servo
problem,dimana
yang
dirubah
adalah
set
pointnya,
sedangkan
disturbancenya tetap. Pada percobaan ini menentukan nilai overshoot (puncak
yang muncul pertama kali), decay ratio (perbandingan nilai dari puncak kedua
dengan puncak pertama), rise time (waktu yang di ukur mulai dari respon t= 0
sampai dengan respon memotong sumbu steady state yang pertama), periode
osilasi (periode gelombang/1 puncak 1 lembah), settling time (ukuran waktu yang
menyatakan respon telah masuk ±5%, atau ±2%, atau ±0.5% dari keadaan steady
state), dan off set (selisih antara SP dengan nilai akhir yang dicapai).
Pada percobaan pertama menggunakan Proportional Band (PB) 15,
Integral time (τi) 0, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point 83,5 dan 63,5,
dapat dilihat pada gambar IV.13 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari
grafik tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 8,3%, settling time 8 detik, rise
time 1,5 detik, decay ratio 0, osilasi 3,5, dan overshoot 0,145.
%PV
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
PV
SP
0
10
Waktu (sekon)
20
30
Gambar IV.13 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Pada percobaan kedua menggunakan Proportional Band (PB) 20, Integral
time (τi) 0, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point 84,6 dan 66,4, dapat
dilihat pada gambar IV.14 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari grafik
tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 8,4%, settling time 2 detik, rise time
tidak ada karena respon tidak memotong sumbu steady state, pada percobaan ini
juga tidak memiliki nilai decay ratio, osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik
tidak memiliki lembah dan puncak.
%PV
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-5
PV
SP
0
5
Waktu (sekon)
10
15
Gambar IV.14 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Pada percobaan ketiga menggunakan Proportional Band (PB) 25, Integral
time (τi) 0, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point 86,1 dan 66,1, dapat
dilihat pada gambar IV.15 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari grafik
tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 10%, settling time 1,5 detik, rise time
tidak ada karena respon tidak memotong sumbu steady state, pada percobaan ini
juga tidak memiliki nilai decay ratio, osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik
tidak memiliki lembah dan puncak.
%PV
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-5
PV
SP
0
5
Waktu (sekon)
10
15
Gambar IV.15 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Dari hasil percobaan pertama, kedua, dan ketiga dapat mengetahui pengaruh
propotional controller (P). Proportional controller (P) memiliki keluaran yang
sebanding dengan besarnya sinyal kesalahan. Pada
terdapat
dua parameter
Proporsional
yaitu Proportional
Proportional
Band
dan
Controller
Konstanta
(Kp). Pada percobaan pertama, kedua, dan ketiga yang dirubah
adalah nilai Kc (gain pengendali). Kc yang digunakan dalam praktikum kali ini
sebesar 6,67 , 5 dan 4 , sehingga pada alat diinput PB sebesar 15, 20, dan 25. PB
sendiri
merupakan
menunjukkan
nilai
100/Kc.
Sedangkan
Konstanta
Proporsional
(Kp)
system penguatan terhadap sinyal kesalahan (error), pada
percobaan pertama dan kedua nilai Kp sebesar 6,67%, 5%, dan 4%. Dari tiga
grafik tersebut, data yang paling bagus pada Kc 6,67 hal ini dapat dilihat pada
gambar IV.13, nilai PV mendekati set poin (SP) dibandingan dengan nilai PV
pada pada percobaan kedua dan ketiga jauh dari set point. Sehingga offset yang
paling kecil diperoleh pada PB 15, hal tersebut tidak sesuai dengan literature, pada
literature dijelaskan jika nilai Kp kecil, Proportional Controller hanya mampu
melakukan koreksi kesalahan yang kecil sehingga akan menghasilkan respon
system yang lambat.
Pada percobaan keempat menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 15, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point 85,6 dan 65,6,
dapat dilihat pada gambar IV.16 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari
grafik tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 10,8%, settling time 1 detik,
rise time tidak ada karena respon tidak memotong sumbu steady state, pada
percobaan ini juga tidak memiliki nilai decay ratio, osilasi, dan overshoot
dikarenakan grafik tidak memiliki lembah dan puncak.
%PV
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-5
pv
SP
0
5
Waktu (sekon)
10
15
Gambar IV.16 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Pada percobaan kelima menggunakan Proportional Band (PB) 25, Integral
time (τi) 20, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point 83,8 dn 63,8, dapat
dilihat pada gambar IV.17 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari grafik
tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 10,8%, settling time 2 detik, rise time
tidak ada karena respon tidak memotong sumbu steady state, pada percobaan ini
juga tidak memiliki nilai decay ratio, osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik
tidak memiliki lembah dan puncak.
%PV
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-5
pv
SP
0
5
Waktu (sekon)
10
15
Gambar IV.17 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Pada percobaan keenam menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 25, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point 83,8 dan 63,8,
dapat dilihat pada gambar IV.18 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari
grafik tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 11%, settling time 1,5, rise time
tidak ada karena respon tidak memotong sumbu steady state , pada percobaan ini
juga tidak memiliki nilai decay ratio, osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik
tidak memiliki lembah dan puncak.
%PV
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-5
PV
SP
0
5
Waktu (sekon)
10
15
Gambar IV.18 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Dari hasil percobaan keempat, kelima dan keenam dapat mengetahui
pengaruh penambahan Integral time (τi) . Propotional integral (PI) berfungsi
menghasilkan respon system yang memiliki error pada keadaan stabil nol. Pada
percobaan keempat, kelima dan keenam yang dirubah adalah nilai τi. Pada
percobaan keempat menggunakan τi 15, pada percobaan kelima menggunakan τi
20 sedangkan pada percobaan keenam menggunkan τi 25. Dari tiga grafik
tersebut, data yang paling bagus pada percobaan kelima dapat dilihat pada gambar
IV.17. pada percobaan kelima untuk mencapai kestabilan nilai PV lebih cepat, hal
tersebut tidak sesuai dengan literature bahwa jika menggunakan propotional
integral (PI) memiliki kekurangan respon untuk stabil lebih lambat karena error
tidak bisa dihilangkan dengan cepat. Terjadinya penyimpangan dengan literature
dapat dikarenakan kurang akurat dan telitinya saat pencatatan data dan juga saat
memberikan perubahan %PO nilai PV yang dihasilkan belum stabil.
Pada percobaan ketujuh menggunakan Proportional Band (PB) 25, Integral
time (τi) 25, dan Derivative Time (τD) 15 dengan set point 88,1 dan 68,1, dapat
dilihat pada gambar IV.19 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari grafik
tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 14,6%, settling time 16 sekon, rise
time 1,5 sekon, decay ratio 0,308, osilasi 6,5, dan overshoot 2,6.
120
100
80
%PV
60
PV
40
SP
20
0
-5
0
5
10
15
Waktu (sekon)
20
25
Gambar IV.19 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Pada percobaan delapan menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 25, dan Derivative Time (τD) 20 dengan set point 86,4 dan 66,4,
dapat dilihat pada gambar IV.20 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari
grafik tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 6,8%, settling time 14,5 sekon,
rise time 2,25 sekon, decay ratio 0,03, osilasi 1,5 , dan overshoot 1.
%PV
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
PV
SP
0
10
20
30
Waktu (sekon)
Gambar IV.20 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Pada percobaan kesembilan menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 25, dan Derivative Time (τD) 25 dengan set point 85,4 dan 65,4,
dapat dilihat pada gambar IV.21 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari
grafik tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 5,8%, settling time 13,5 detik,
rise time 1,25 detik, decay ratio 0,46, osilasi 5 , dan overshoot 0,74.
%PV
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-5
PV
SP
0
5
10
15
Waktu (sekon)
20
25
Gambar IV.21 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Pada percobaan ketuju, delapan dan kesembilan dapat mengetahui
karakteristik pengendali propotional integral derivative. Propotional integral
derivative (PID) merupakan gabungan dari controller P,I dan D secara
system40l menjadi controller plus intergral plus differensial. Pada percobaan
ketuju, kedelapan dan kesembilan yang dirubah adalah nilai τD. Pada percobaan
ketuju menggunakan τD 15, pada percobaan kedelapan menggunakan τD 20
sedangkan pada percobaan kesembilan menggunkan τD 25. Dari ketiga grafik
tersebut, data yang paling bagus pada percobaan kesembilan hal ini dapat dilihat
pada gambar IV.21. pada percobaan kesembilan untuk mencapai kestabilan nilai
PV lebih cepat dan memiliki nilai offset yang lebih kecil jika dibandingkan
dengan percobaan ketujuh dan ke delapan. Dengan penambahan derivative time
menyebabkan respon lebih cepat stabil dari Proportional controller. Semakin
besar nilai τD, respon akan semakin cepat untuk stabil. Namun tetap ada offset
walau kecil. Elemen-elemen controller P,I dan D masing-masing secara
keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah system, menghilangkan
offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar.
Pada percobaan kesepuluh menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 25, dan Derivative Time (τD) 30 dengan set point 85,4 dan 65,4,
dapat dilihat pada gambar IV.22 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari
grafik tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 4,8%, settling time 10 sekon,
rise time 1,25 sekon, decay ratio 1,85, osilasi 2 , dan overshoot 0,58.
%PV
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-5
PV
SP
0
5
10
Waktu (sekon)
15
20
Gambar IV.22 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Pada percobaan kesebelas menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 20, dan Derivative Time (τD) 25 dengan set point 84,4 dan 64,4,
dapat dilihat pada gambar IV.23 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari
grafik tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 5%, settling time 12 sekon, rise
time 2 sekon, decay ratio 0,518, osilasi 2 , dan overshoot 0,55.
%PV
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-5
PV
SP
0
5
10
Waktu (sekon)
15
20
Gambar IV.23 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Pada percobaan keduabelas menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 15, dan Derivative Time (τD) 20 dengan set point 85 dan 65,
dapat dilihat pada gambar IV.24 grafik antara nilai PV dan SP setiap waktu. Dari
grafik tersebut dapat diperoleh nilai offset sebesar 8%, settling time 19,5 sekon,
rise time 2,5 sekon, decay ratio 0, osilasi 2 , dan overshoot 0,91.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
PV
SP
0
10
20
30
Gambar IV.24 Grafik perbandingan nilai SP dengan PV
Pada percobaan kesepuluh, sebelas dan keduabelas dapat mengetahui
karakteristik pengendali propotional integral derivative. Propotional integral
derivative (PID) merupakan gabungan dari controller P,I dan D secara system
menjadi controller plus intergral plus differensial. Pada percobaan kesepuluh,
sebelas dan keduabelas yang dirubah adalah nilai τi dan τD. Pada percobaan
kesepuluh menggunakan τi 25 τD 30, pada percobaan kesebelas menggunakan τi
20 dan τD 25 sedangkan pada percobaan keduabelas menggunkan τi 15 dan τD 20.
Dari ketiga grafik tersebut, data yang paling bagus pada percobaan kesebelas hal
ini dapat dilihat pada gambar IV.23. pada percobaan kesembilan untuk mencapai
kestabilan nilai PV lebih cepat dan memiliki nilai offset yang lebih kecil jika
dibandingkan dengan percobaan kesepuluh dan keduabelas. Elemen-elemen
controller P,I dan D masing-masing secara keseluruhan bertujuan untuk
mempercepat reaksi sebuah system, menghilangkan offset dan menghasilkan
perubahan awal yang besar.
4.5
Kesimpulan
Pengendali Level
1.
Set point yang digunakan pada percobaan pengendali tekanan 20 dan 30
sedangkan disturbance-nya tetap
Pada percobaan yang pertama menggunakan Proportional Band (PB)
100, Integral time (τi) 0, dan Derivative Time (τD) 0. Hasil
percobaan didapatkan nilai offset sebesar 0,1 %, settling time 290
setik, rise time 300 detik, pada percobaan ini tidak memiliki nilai
decay ratio, osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik tidak memiliki
lembah dan puncak.
Pada percobaan yang kedua menggunakan Proportional Band (PB)
75, Integral time (τi) 0, dan Derivative Time (τD) 0 hasil percobaan
didapatkan nilai offset sebesar 0 %, settling time 390 detik, rise time
430 detik, pada percobaan ini tidak memiliki nilai decay ratio,
osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik tidak memiliki lembah dan
puncak.
Pada percobaan ketiga menggunakan Proportional Band (PB) 100,
Integral time (τi) 10, dan Derivative Time (τD) 0 , hasil percobaan
didapatkan nilai offset sebesar 0,1 %, settling time 520 detik, tidak
ada rise time karena respon tidak memotong sumbu steady state,
pada percobaan ini juga tidak memiliki nilai decay ratio, osilasi, dan
overshoot dikarenakan grafik tidak memiliki lembah dan puncak.
Pada percobaan keempat menggunakan Proportional Band (PB) 100,
Integral time (τi) 0, dan Derivative Time (τD) 0,1 hasil percobaan
didapatkan nilai offset sebesar 0,6 %, settling time 569 detik, rise
time 460 detik, pada percobaan ini tidak memiliki nilai decay ratio,
osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik tidak memiliki lembah dan
puncak.
2.
-
-
Dari percobaan 1 dan 2, data yang paling bagus pada percobaan
kedua PB 75, nilai PV mendekati set poin (SP) dibandingan dengan
nilai PV pada percobaan pertama jauh dari set point tetapi nilai PV
untuk mencapai konstan lebih lambat. Sehingga offset yang paling
kecil diperoleh pada percobaan kedua, hal tersebut tidak sesuai
dengan literature, pada literature dijelaskan jika nilai Kp kecil,
Proportional Controller hanya mampu melakukan koreksi kesalahan
yang kecil sehingga akan menghasilkan respon ystem yang lambat.
Dari hasil percobaan pertama dan ketiga dapat mengetahui pengaruh
penambahan Integral time (τi) . Propotional integral (PI) berfungsi
menghasilkan respon system yang memiliki error pada keadaan
-
stabil nol. Pada percobaan pertama dan ketiga yang dirubah adalah
nilai τi. Pada percobaan pertama menggunakan τi 0 sedangkan pada
percobaan ketiga menggunkan τi 10. Dari dua grafik tersebut, data
yang paling bagus pada percobaan pertama. Pada percobaan pertama
untuk mencapai kestabilan nilai PV lebih cepat, hal tersebut sesuai
dengan literature bahwa jika menggunakan propotional integral (PI)
memiliki kekurangan respon untuk stabil lebih lambat karena error
tidak bisa dihilangkan dengan cepat.
Dari hasil percobaan pertama dan keempat dapat mengetahui
pengaruh penambahan derivative time. Pada percobaan pertama dan
ketiga yang dirubah adalah nilai τD. Pada percobaan pertama
menggunakan τD 0 sedangkan pada percobaan keempat menggunkan
τD 0,1. Dari dua grafik tersebut, data yang paling bagus pada
percobaan pertama. Pada percobaan pertama untuk mencapai
kestabilan nilai PV lebih cepat, hal tersebut tidak sesuai dengan
literature, pada literature dijelaskan bahwa karakteristik dari
Proportional Derivative controller dengan penambahan derivative
time menyebabkan respon lebih cepat stabil dari Proportional
controller. Semakin besar nilai τD, respon akan semakin cepat untuk
stabil. Namun tetap ada offset walau kecil.
Pengendali Tekanan
1.
-
-
-
-
Pada percobaan pertama menggunakan Proportional Band (PB) 15,
Integral time (τi) 0, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point 83,5
dan 63,5, dari hasil percobaan diperoleh nilai offset sebesar 8,3%,
settling time 8 detik, rise time 1,5 detik, decay ratio 0, osilasi 3,5, dan
overshoot 0,145 dikarenakan grafik tidak memiliki lembah dan
puncak.
Pada percobaan kedua menggunakan Proportional Band (PB) 20,
Integral time (τi) 0, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point 84,6
dan 64,6, dari hasil percobaan diperoleh nilai offset sebesar 8,4%,
settling time 2 detik, rise time tidak ada karena respon tidak
memotong sumbu steady state, pada percobaan ini juga tidak
memiliki nilai decay ratio, osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik
tidak memiliki lembah dan puncak.
Pada percobaan ketiga menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 0, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point 86,1
dan 66,1, dari hasil percobaan diperoleh nilai offset sebesar 10%,
settling time 1,5 detik, rise time tidak ada karena respon tidak
memotong sumbu steady state, pada percobaan ini juga tidak
memiliki nilai decay ratio, osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik
tidak memiliki lembah dan puncak.
Pada percobaan keempat menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 15, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point
85,6 dan 65,6 dari hasil percobaan diperoleh nilai offset sebesar
10,8%, settling time 1 detik, rise time tidak ada karena respon tidak
memotong sumbu steady state, pada percobaan ini juga tidak
-
-
-
-
-
-
-
-
memiliki nilai decay ratio, osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik
tidak memiliki lembah dan puncak.
Pada percobaan kelima menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 20, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point
83,8 dan 63,8, dari hasil percobaan diperoleh nilai offset sebesar
10,8%, settling time 2 detik, rise time tidak ada karena respon tidak
memotong sumbu steady state, pada percobaan ini juga tidak
memiliki nilai decay ratio, osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik
tidak memiliki lembah dan puncak.
Pada percobaan keenam menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 25, dan Derivative Time (τD) 0 dengan set point
83,8 dan 63,8, dari hasil percobaan diperoleh nilai offset sebesar
11%, settling time 1,5, rise time tidak ada karena respon tidak
memotong sumbu steady state, pada percobaan ini juga tidak
memiliki nilai decay ratio, osilasi, dan overshoot dikarenakan grafik
tidak memiliki lembah dan puncak.
Pada percobaan ketujuh menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 25, dan Derivative Time (τD) 15 dengan set point
88,1 dan 68,1 dari hasil percobaan diperoleh nilai offset sebesar
14,6%, settling time 16 sekon, rise time 1,5 sekon, decay ratio 0,308,
osilasi 6,5, dan overshoot 2,6.
Pada percobaan delapan menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 25, dan Derivative Time (τD) 20 dengan set point
86,4 dan 66,4, dari hasil percobaan diperoleh nilai offset sebesar
6,8%, settling time 14,5 sekon, rise time 2,25 sekon, decay ratio 0,03,
osilasi 1,5 , dan overshoot 1.
Pada percobaan kesembilan menggunakan Proportional Band (PB)
25, Integral time (τi) 25, dan Derivative Time (τD) 25 dengan set
point 85,4 dan 65,4 dari hasil percobaan diperoleh nilai offset
sebesar 5,8%, settling time 13,5 detik, rise time 1,25 detik, decay
ratio 0,46, osilasi 5 , dan overshoot 0,74.
Pada percobaan kesepuluh menggunakan Proportional Band (PB)
25, Integral time (τi) 25, dan Derivative Time (τD) 30 dengan set
point 85,4 dan 65,4, dari hasil percobaan diperoleh nilai offset
sebesar 4,8%, settling time 10 sekon, rise time 1,25 sekon, decay
ratio 1,85, osilasi 2 , dan overshoot 0,58.
Pada percobaan kesebelas menggunakan Proportional Band (PB) 25,
Integral time (τi) 20, dan Derivative Time (τD) 25 dengan set point
84,4 dan 64,4, dari hasil percobaan diperoleh nilai offset sebesar 5%,
settling time 12 sekon, rise time 2 sekon, decay ratio 0,518, osilasi 2 ,
dan overshoot 0,55.
Pada percobaan keduabelas menggunakan Proportional Band (PB)
25, Integral time (τi) 15, dan Derivative Time (τD) 20 dengan set
point 85 dan 65 dari hasil percobaan diperoleh nilai offset sebesar
8%, settling time 19,5 sekon, rise time 2,5 sekon, decay ratio 0,
osilasi 2 , dan overshoot 0,91.
2.
-
-
-
-
Pada percobaan pertama dan kedua nilai Kp sebesar 6,67%, 5%, dan
4%. Dari hasil percobaan pertama, kedua, dan ketiga data yang
paling bagus pada Kp 6,67% (percobaan pertama), nilai PV pada
percobaan pertama mendekati set poin (SP) dibandingan dengan nilai
PV pada pada percobaan kedua dan ketiga jauh dari set point.
Sehingga offset yang paling kecil diperoleh pada PB 15, hal tersebut
tidak sesuai dengan literature, pada literature dijelaskan jika nilai Kp
kecil, Proportional Controller hanya mampu melakukan koreksi
kesalahan yang kecil sehingga akan menghasilkan respon ystem
yang lambat.
Pada percobaan keempat menggunakan τi 15, pada percobaan kelima
menggunakan τi 20, percobaan keenam menggunkan τi 25 sengan PB
25. Dari hasil percobaan keempat, kelima dan keenam, data yang
paling bagus pada percobaan kelima. Pada percobaan kelima untuk
mencapai kestabilan nilai PV lebih cepat, hal tersebut tidak sesuai
dengan literature bahwa jika menggunakan propotional integral (PI)
memiliki kekurangan respon untuk stabil lebih lambat karena error
tidak bisa dihilangkan dengan cepat.
Pada percobaan ketujuh, kedelapan dan kesembilan yang dirubah
adalah nilai τD. Pada percobaan ketujuh menggunakan τD 15, pada
percobaan kedelapan menggunakan τD 20 sedangkan pada percobaan
kesembilan menggunkan τD 25. Data yang paling bagus pada
percobaan kesembilan pada percobaan kesembilan untuk mencapai
kestabilan nilai PV lebih cepat dan memiliki nilai offset yang lebih
kecil jika dibandingkan dengan percobaan ketujuh dan ke delapan.
Dengan penambahan derivative time menyebabkan respon lebih
cepat stabil dari Proportional controller. Semakin besar nilai τD,
respon akan semakin cepat untuk stabil. Namun tetap ada offset
walau kecil. Elemen-elemen controller P,I dan D masing-masing
secara keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah
ystem, menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal
yang besar.
Pada percobaan kesepuluh, sebelas dan keduabelas yang dirubah
adalah nilai τi dan τD. Pada percobaan kesepuluh menggunakan τi 25
τD 30, pada percobaan kesebelas menggunakan τi 20 dan τD 25
sedangkan pada percobaan keduabelas menggunkan τi 15 dan τD 20.
Dari ketiga grafik tersebut, data yang paling bagus pada percobaan
kesebelas , pada percobaan kesembilan untuk mencapai kestabilan
nilai PV lebih cepat dan memiliki nilai offset yang lebih kecil jika
dibandingkan dengan percobaan kesepuluh dan keduabelas. Elemenelemen controller P,I dan D masing-masing secara keseluruhan
bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah ystem, menghilangkan
offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar.
DAFTAR PUSTAKA
Fahmizal,
https://fahmizaleeits.wordpress.com/2011/02/25/karakteristik-respon-
sistem/, Diakses pada 21 April 2019.
Profiyanti Hermien Suharti, ST., MT, 2018 Modul Ajar Sistem Pengendalian
Proses , Malang, Politeknik Negeri Malang.
Download
Random flashcards
Rekening Agen Resmi De Nature Indonesia

9 Cards denaturerumahsehat

Nomor Rekening Asli Agen De Nature Indonesia

2 Cards denaturerumahsehat

Secuplik Kuliner Sepanjang Danau Babakan

2 Cards oauth2_google_2e219703-8a29-4353-9cf2-b8dae956302e

Card

2 Cards

Create flashcards