Laporan Percobaan 9.1.docx

PERCOBAAN 9 RESPON GANGGUAN PADA KONTROL LOOP TEMPERATURE DENGAN KONTROLLER P DAN PI

I. Tujuan - Mampu memahami Kontrol loop untuk menanggapi respon gangguan dengan kontroller P dan PI - Mampu menentukan parameter sistem pada aplikasi control loop untuk keadaan contoller P dan PI. - Mampu menggambarkan grafik step response berdasarkan data yang diperoleh pada software LUCAS – NULLE.

II. Dasar Teori Dalam menganalisa sebuah kontrol loop, pada umumnya dapat ditemukan perbedaan antara tanggapan respon yang baik dan respon gangguan terhadap perubahan setpoint dari loop kontrol. Tanggapan setpoint yang baik adalah variabel yang dikontrol memiliki variabel referensi (yaitu variabel setpoint) yang cepat dan setepat mungkin, sedangkan respon gangguan yang baik adalah gangguan yang muncul dengan kompensasi yang cepat dan selengkap mungkin. Meskipun kontrol loop dengan respon yang baik terhadap perubahan setpoint biasanya menunjukkan respon gangguan yang wajar (dan sebaliknya), controller dirancang untuk respon setpoint optimal dengan parameter yang berbeda – beda (terutama dalam hal control gain) dari controller yang dirancang untuk respon gangguan optimal. Untuk itu prosedur rancangan untuk kontroler PID sering menggunakan pedoman optimaasi yang berbeda – beda untuk respon setpoint yang baik dan respon gangguan yang baik.

III. Alat dan Bahan Alat dan Bahan

Jumlah

1. PC/Laptop yang telah terinstal Software

1 buah

LUCAS - NULLE 2. Adaptor

2 buah

3. Kartu Simulasi Sistem Kontrol Temperatur

1 buah

4. Project Board

2 buah

5. Kabel Penghubung

Secukupnya

IV. Langkah Percobaan Respon Gangguan pada Loop Control Temperature Dalam percobaan kali ini, kita akan menyelidiki respon gangguan loop kontrol temperature dengan kontrol P dan PI untuk berbagai kombinasi parameter kontroler. 1.

Mengatur sirkuit percobaan dibawah ini dengan mengatur potensiometer PI. Jika belum ditetapkan - sehingga variabel output dari sistem dikendalikan sebesar 0 V pada suhu lingkungan yang berlaku. Mengkonfigurasi PID kartu pengendali sebagai pengontrol P.

2.

Aktifkan referensi variabel generator dan mengaturnya untuk variabel referensi setpoint konstan 20 %. Tetap variabel disturbance Z1 untuk disturbance variabel generator yang dipancing setelah waktu 240 s dan di

nonaktifkan lagi setelah waktu 480 s. Aktifkan waktu plotter dan konfigurasikan seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut. Scaling of axes x-axis

Minimum: 0

Maximum: 480

Scale div.: 60

Marks: 1

y-axis

Minimum: 0

Maximum: 120

Scale div.: 10

Marks: 1

Input settings Channel A

Meas. range: 10 V

Coupling: DC

Range: 100

Offset: 0

Channel B

Meas. range: 10 V

Coupling: DC

Range: 100

Offset: 0

Options settings Number of measurements:

300

Continuous measurement:

no

Reference variable function:

yes

Disturbance variable output:

yes

3.

Berdasarkan

teori optimasi Chien, Hrones dan Reswick untuk dasar

karakteristik waktu sebelumnya ditentukan untuk sistem yang dikendalikan diperlukan pengaturan P terhadap perubahan setpoint dengan overshoot. Sistem kendali Ks = 0,5 (Catatan: menghasilkan nilai parameter). Masukkan nilai parameter kontroler yang didapat dari rumus berikut : 𝐊𝐩 = 𝟎, 𝟕𝟏 4.

𝟏 𝐓𝐠 𝐊𝐬 𝐓𝐮

Atur kartu kontroler PID untuk parameter yang ditentukan dan kemudian tentukan step response (plot variabel yang dikontrol dan dimanipulasi). Salin gambar step response yang didapat.

5. Selanjutnya, desain controller baru lagi dengan teori optimasi Chien, Hrones dan Reswick. Namun kali ini untuk P controller dengan respon disturbance yang baik tanpa overshoot. Masukkan nilai parameter kontroler yang didapat dari rumus berikut. 𝐊𝐩 = 𝟎, 𝟑

𝟏 𝐓𝐠 𝐊𝐬 𝐓𝐮

6. Ulangi langkah – langkah untuk mendapatkan step response (dengan pengaturan yang ditunjukkan di atas). Kemudian salin gambar step response yang didapat. (Catatan : Jika perlu, tunggu sampai sistem kontrol temperature didinginkan sesuai dengan suhu lingkungan). 7. Selanjutnya gunakan lagi teori optimasi Chien, Hrones daan Reswick untuk merancang controler PI dengan respon disturbance baik dengan overshoot. Dengan sistem kendali Ks = 0,5 (Catatan: menghasilkan nilai parameter). Masukkan nilai parameter kontroler yang didapat dari rumus berikut : 𝐊𝐩 = 𝟎, 𝟕𝟏

𝟏 𝐓𝐠 𝐊𝐬 𝐓𝐮

𝐓𝐧 = 𝟐, 𝟑 𝐓𝐮 8.

Atur kartu kontroler PID untuk parameter yang ditentukan dan kemudian tentukan step response (plot variabel yang dikontrol dan dimanipulasi). Salin gambar step response yang didapat.

9. Sekarang gunakan lagi teori optimasi Chien, Hrones daan Reswick untuk merancang controler PI dengan respon disturbance baik tanpa overshoot. Dengan sistem kendali Ks = 0,5 (Catatan: menghasilkan nilai parameter). Masukkan nilai parameter kontroler yang didapat dari rumus berikut : 𝐊𝐩 = 𝟎, 𝟓𝟗

𝟏 𝐓𝐠 𝐊𝐬 𝐓𝐮

𝐓𝐧 = 𝟒 𝐓𝐮 10. Atur kartu kontroler PID untuk parameter yang ditentukan dan kemudian tentukan step response (plot variabel yang dikontrol dan dimanipulasi). Salin gambar step response yang didapat.

V. Hasil Percobaan

%

1. Step Response Controller P dengan overshoot 120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 0

60

120

180

240

300

Hasil Perhitungan :

Kp = 0,71

1 Tg Ks Tu

Kp = 0,71

1 45 0,5 15

Kp = 4,26

360

420

480 t/s

2. Step Response Controller P tanpa overshoot

Hasil Perhitungan : Kp = 0,3

1 Tg Ks Tu

Kp = 0,3

1 50 0,5 10

Kp = 3

%

3. Step Response Controller PI dengan overshoot 120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 0 15 30 45 60 75 90105120135150165180195210225240255270285300315330345360375390405420435450465480 t/s

Hasil Perhitungan :

Kp = 0,71

1 Tg Ks Tu

Kp = 0,71

1 50 0,5 2

Kp = 35 Tn = 2,3 Tu Tn = 2,3 x 2 Tn = 4,6

%

4. Step Response Controller PI tanpa Overshoot 120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 0 15 30 45 60 75 90105120135150165180195210225240255270285300315330345360375390405420435450465480 t/s

Hasil Perhitungan :

Kp = 0,59

1 Tg Ks Tu

Kp = 0,59

1 50 0,5 2

Kp = 29,5 Tn = 4 Tu Tn = 4 x 2 Tn = 8

VI. Tugas dan Pertanyaan 1.

Bandingkan hasil yang diperoleh dengan dua set pengaturan dengan kontroler P ! Jawab : Perbedaan yang terlihat pada grafik step response dengan kontroler P adalah input variabel masukkan {e(t)} dan output variabel manipulasi {y(t)}. Parameter Kp yang jauh lebih besar menentukan perubahan input dan output dan cenderung bernilai sama pada output y(t). Seperti Kp = 4,6 memiliki input 100 % dan output stabil di 45 t/s, sedangkan Kp = memiliki input 32 % dan output stabil di 4 t/s.

2. Bandingkan hasil yang diperoleh pada kontroler PI dengan kontroler P yang sebelumnya ! Jawab : Pada grafik step response dengan kontroler PI kedua – duanya menghasilkan bentuk yang sama pada input e(t) dan output y(t) dengan Kp dan Tn yang berbeda – beda. Dibandingkan dengan kontroler P, kontroler jauh lebih baik digunakan dikarenakan ketidak adanya perubahan meskipun tiap parameter telah diubah – ubah.

VII. Analisa

VIII. Kesimpulan