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.
