KONTRAK MATA KULIAHKONTRAK MATA KULIAH

Re. Sistem KontrolRe. Sistem Kontrol

Widjonarko, ST. MT.Perumahan Bumi Este Muktisari Blok KK 7 JemberJurusan Teknik Elektro FT- UNEJEmail : widjonarkost@yahoo.co.id

Widjonarko, ST. MT.Perumahan Bumi Este Muktisari Blok KK 7 JemberJurusan Teknik Elektro FT- UNEJEmail : widjonarkost@yahoo.co.id

ManfaatManfaat Mata KuliahMata Kuliah

Kemajuan teknik kontrol yang berkembang Kemajuan teknik kontrol yang berkembang semakin pesat. Salah satu Indikator semakin pesat. Salah satu Indikator Sony berhasil membuat robot asimo, bisa Sony berhasil membuat robot asimo, bisa nari dan nyanyinari dan nyanyi

Mata kuliah ini ditawarkan untuk Mata kuliah ini ditawarkan untuk membantu anda memperoleh konsep membantu anda memperoleh konsep dasar dalam merancang, mendesain dan dasar dalam merancang, mendesain dan menganalisa sebuah sistem kontrolmenganalisa sebuah sistem kontrol.

Untuk dapat mengikuti perkembangan Untuk dapat mengikuti perkembangan teknik kontrol diatas, perlu menguasai teknik kontrol diatas, perlu menguasai ilmu dasar kontrolilmu dasar kontrol

Deskripsi Mata KuliahDeskripsi Mata Kuliah

Menjelaskan konsep dasar sistem kontrol

Menjelaskan Teori-teori Dasar Sistem Kontrol : Tr. Laplace dll

Menjelaskan Pemodelan Matematis Sistem Kontrol

Menjelaskan Aksi-aksi Kendali Dasar

Menjelaskan Analisis Kestabilan Sistem Kontrol

Menjelaskan Analisis Tanggapan transien

Menjelaskan Desain dan analisis sistem kontrol dengan Tempat Kedudukan Akar

menjelaskan konsep dasar sistem kontrol dan mendesain serta menganalisa sistem kontrol linier

1

2

3 4

5

6

7

8

Strategi PerkuliahanStrategi Perkuliahan

Perkuliahan dilaksanakan dengan:Perkuliahan dilaksanakan dengan:CeramahCeramahTugasTugasPresentasi dan DiskusiPresentasi dan DiskusiSimulasi dengan Matlab. Simulasi dengan Matlab.

Buku Acuan : IndonesiaBuku Acuan : Indonesia

Katsuhito Ogata,”Teknik Kontrol Katsuhito Ogata,”Teknik Kontrol Automatik”, Erlangga edisi terjemah, Automatik”, Erlangga edisi terjemah, 19971997

Benjamin C. Kuo, “Teknik Kontrol Benjamin C. Kuo, “Teknik Kontrol Automatik”, Prenhallindo edisi Automatik”, Prenhallindo edisi Indonesia, 1998Indonesia, 1998

Sahat Pakpahan, “Kontrol Otomatik:Teori Sahat Pakpahan, “Kontrol Otomatik:Teori dan penerapan ", Erlangga, jakarta, dan penerapan ", Erlangga, jakarta, 19941994

internet sebagai bahan acuan internet sebagai bahan acuan tambahan. tambahan.

Tugas/EvaluasiTugas/Evaluasi

Tugas Soal-soal latihan+presentasi Tugas Soal-soal latihan+presentasi diantaradiantara pertemuan pertemuan

Evaluasi akan diadakan dua kali : ujian Evaluasi akan diadakan dua kali : ujian tengah semester dan akhir semestertengah semester dan akhir semester

Evaluasi dalam bentuk esaiEvaluasi dalam bentuk esai

Aturan-aturanAturan-aturan

Kehadiran mahasiswa >=80% dari Kehadiran mahasiswa >=80% dari kehadiran dosenkehadiran dosen

Kriteria Penilaian Kriteria Penilaian

NilaiNilai Point Point RangeRange– AA 44 8080– BB 33 70 - 7970 - 79– CC 22 60 - 6960 - 69– DD 11 50 - 5950 - 59– EE 00 ≤49≤49

Kriteria PenilaianKriteria Penilaian

Bobot penilaian :Bobot penilaian : KehadiranKehadiran : 15 %: 15 % UTSUTS : 30 %: 30 % UASUAS : 30 %: 30 % TugasTugas : 25 %: 25 %

PenutupPenutup

Sekian dan Terima KasihSekian dan Terima Kasih

Wassalamu’alaikum wr. wbWassalamu’alaikum wr. wb

MotivasiMotivasi

Pandangan MK. Sistem Pandangan MK. Sistem KontrolKontrol

Re. Sistem KontrolRe. Sistem Kontrol

Widjonarko, ST. MT.Jurusan Teknik Elektro FT- UNEJEmail : widjonarkost@yahoo.co.id

Widjonarko, ST. MT.Jurusan Teknik Elektro FT- UNEJEmail : widjonarkost@yahoo.co.id

Materi 1 : Sejarah PerkembanganMateri 1 : Sejarah Perkembangan

1. Sistem Kontrol Klasik1. Sistem Kontrol Klasik (1900 – 1960) Sistem Kontrol SISO

1750 - JAMES WATT : Centrifugal Gov. (prakt)

1922 - MINORSKY: Model Ship Control (PD)1932 - NYQUIST : Analisis Kestabilan1934 - HANSEN : Servomekanisme1940 – 1950 - Respon Frekuensi - Metode Tempat Kedudukan Akar - dst.

Sejarah PerkembanganSejarah Perkembangan

2. Sistem Kontrol Modern2. Sistem Kontrol Modern (1960 – now) Sistem Kontrol MIMO

berbasis elektronika dan komputer.

Sistem Kontrol Optimal Sistem Kontrol Adaptip Sistem Kontrol Logika Fuzzy Sistem Kontrol Cerdas Programable Logic Control (PLC). dst

Penerapan Sistem KontrolPenerapan Sistem Kontrol

1. PROSES INDUSTRI :1. PROSES INDUSTRI :

Petrokimia & PetroliumPetrokimia & Petrolium

Industri BajaIndustri Baja

Energi ListrikEnergi Listrik

Elektronika & RobotikaElektronika & Robotika

Sandang & PanganSandang & Pangan

Konsumer produk.dst.Konsumer produk.dst.

Penerapan Sistem KontrolPenerapan Sistem Kontrol

2. INDUSTRI JASA:2. INDUSTRI JASA:

TelekomunikasiTelekomunikasi

Perhubungan Perhubungan

pariwisatapariwisata

Perdagangan Perdagangan

EkonomiEkonomi

Penerapan Sistem KontrolPenerapan Sistem Kontrol

3. STRATEGIS :3. STRATEGIS :

Air CraftAir Craft, Ship & Car, Ship & Car

MissileMissile & Satel & Satelllititee

Radar & NavigaRadar & Navigattiionon

RoRoccket & Space Craftket & Space Craft

Kontribusi Sistem KontrolKontribusi Sistem Kontrol

1. Performansi Sistem1. Performansi Sistem

Respon TransientRespon Transient

Respon FrekuensiRespon Frekuensi

Analisis ErrorAnalisis Error

KestabilanKestabilan

OptimasiOptimasi

dst.dst.

Kontribusi Sistem KontrolKontribusi Sistem Kontrol

2. Efisiensi2. Efisiensi

Tenaga ManusiaTenaga Manusia

Biaya ProduksiBiaya Produksi

3. Output Sistem3. Output Sistem

KualitasKualitas

KuantitasKuantitas

Sistem KontrolSistem Kontrol

Merupakan fokus pengkajian bidang Teknik Kontrol Otomatis, pada umumnya digambarkan sebagai sistem dinamik terkendali, terdiri dari minimal 2 (dua) bagian utama, yaitu:

1. Plant : 1. Plant : Sistem Dinamik yang dikontrol , berbentuk perangkat, atau proses yang menghasilkan keluaran (output) berupa produk, signal dsb. yang dikendalikan oleh bagian pengontrol.

2. Controller : 2. Controller : Bagian Pengontrol , merupakan perangkat, yang menghasilkan isyarat kontrol (control signal) untuk mengendalikan Plant (objek kontrol).

Sistem KontrolSistem Kontrol

reference input signal, command

  

isyarat masukan acuan, perintah, set-point

feedback signal  

isyarat umpan-balik

output signal  

keluaran, isyarat keluaran, hasil, produk

PENGENDALI

(CONTROL-LER)

KENDALIAN(PLANT)

control signal

  

isyarat kontrol

Konfigurasi Dasar Sistem Kontrol

SISTEM KONTROL

Istilah-istilah yang digunakan Istilah-istilah yang digunakan dalam Sistem Kontroldalam Sistem Kontrol

PlantPlant

Merupakan seperangkat peralatan yang bisa terdiri dari beberapa bagian komponen yang bekerja bersama-sama untuk melakukan suatu operasi tertentu.

Proses (process)Proses (process)

Proses didefinisikan sebagai suatu operasi atau perkembangan alamiah yang berlangsung secara kontinyu yang ditandai oleh suatu deretan perubahan kecil yang beruntun dengan cara yang relatif tetap dan menuju ke suatu hasil atau keadaan akhir tertentu

Istilah-istilah yang digunakan Istilah-istilah yang digunakan dalam Sistem Kontroldalam Sistem Kontrol

Sistem (system)Sistem (system)

Sistem adalah suatu kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja secara terpadu untuk melakukan suatu sasaran tertentu.

Gangguan (disturbances)Gangguan (disturbances)

Merupakan suatu sinyal yang cenderung mempunyai pengaruh yang merugikan bagi harga keluaran sistem. Gangguan (disturbances) digolongkan menjadi dua:- Gangguan internal- Gangguan eksternal

Controlled Variable ( Output ) Controlled Variable ( Output ) c(t) c(t) Variabel yang akan diatur/ di “jaga” nilainya / besarnya Command controlled c(t) 

Fungsi Alih Lup Terbuka ( Open Loop transfer function)Fungsi Alih Lup Terbuka ( Open Loop transfer function) Perkalian forward dengan feedback transfer function G(s).H(s) loop transfer function Sistem Lup Terbuka ( Open Loop system)Sistem Lup Terbuka ( Open Loop system) Outputnya tidak berpengaruh pada aksi pengaturan Sistem sederhana, murah Untuk sistem sederhana yg tidak memerlukan akurasi yg

baik

Istilah-istilah yang digunakan Istilah-istilah yang digunakan dalam Sistem Kontroldalam Sistem Kontrol

Lup Tertutup ( Closed Loop )Lup Tertutup ( Closed Loop ) Ada sinyal feedback berasal dari output Bagian sinyal feedback dibandingkan dengan sinyal input Feedback dapat berupa negative feedback atau positive

feedback 

Actuating SignalActuating Signal Drive signal, Sinyal yang digunakan untuk menggerakkan

plant Berasal dari Sinyal error setelah dikondisikan oleh aktuator Sudah cukup kuat untuk penggerak Plant Sudah dikondisikan (sinyalnya) oleh aktuator

Istilah-istilah yang digunakan Istilah-istilah yang digunakan dalam Sistem Kontroldalam Sistem Kontrol

Feedback ElementFeedback Element Elemen yang mendeteksi /mengukur output dengan

“sensor” Sensor mengkonversi besaran sinyal output agar dapat

dibandingkan dengan besaran sinyal input

Servomekanik (Servo)Servomekanik (Servo) Biasanya untuk Sistem berupa gabungan komponen

mekanik Input konstan, error steady state dapat nol RegulatorRegulator Sistem pengaturan dengan konstan steady output output regulator selalu dijaga konstan jika syaratnya

dipenuhi Syaratnya adalah input regulator harus lebih besar dari

output agar output terjaga konstan (zener diode, regulator kompor gas)

Istilah-istilah yang digunakan Istilah-istilah yang digunakan dalam Sistem Kontroldalam Sistem Kontrol

Prinsip-prinsip Desain Sistem Prinsip-prinsip Desain Sistem KontrolKontrol

Persyaratan umum sistem kontrolPersyaratan umum sistem kontrolSetiap sistem kontrol harus stabil. Di samping kestabilan mutlak, suatu sistem kontrol harus mempunyai kestabilan relatif yang layak. Selain itu setiap sistem kontrol harus mampu memperkecil kesalahan sampai nol atau pada suatu harga yang dapat ditoleransi.

Persoalan dasar dalam desain sistem kontrolPersoalan dasar dalam desain sistem kontrolsecara matematis persoalan dasar kontrol adalah menentukan hukum kontrol optimal dengan berbagai kendala teknik dan ekonomi.

Prinsip-prinsip Desain Sistem Prinsip-prinsip Desain Sistem KontrolKontrol

AnalisisAnalisisyaitu penelitian pada kondisi tertentu, performansi sistem yang model matematiknya diketahui.

DesainDesainyaitu mencari suatu sistem yang dapat menyelesaikan tugas yang diberikan sesuai tujuan.

SintesisSintesisyaitu mencari suatu sistem dengan prosedur langsung yang akan bekerja menurut cara tertentu.

28

Jenis2 PengaturanJenis2 Pengaturan     ServomekanikServomekanik

Sistem pengaturan posisi, kecepatan atau percepatansistem mekanik, motor servo

    Sistem pengaturan lup terbukaSistem pengaturan lup terbuka( Open loop control system ( Open loop control system )

Hasil pada output tidak di umpan balikkan ( feedback ) Output Sistem tidak dijamin bila output tidak seperti yang dikehendaki

    Sistem pengaturan lup tertutupSistem pengaturan lup tertutup( Closed loop control system )( Closed loop control system )

  Sinyal Output di umpan balikkan ke input untuk me minimisasi kesalahan sebagai Self Control agar output mempunyai nilai tertentu

Set PointSet PointHarga pada input agar hasil pada output seperti yang diinginkan Menjaga output seperti yang diminta pada set point

Single Input Single Output SystemSingle Input Single Output SystemSistem dengan satu variabel input dan satu variabel output

sistem pengaturan temperatur, tekanan

 

Multi Input Multi Output SystemMulti Input Multi Output SystemSistem dengan banyak variabel input dan banyak variabel output

sistem pengaturan pada oil refinery , proses produksi, navigasi pesawat terbang, traffic control dengan intelligent system

Jenis2 PengaturanJenis2 Pengaturan

plantProses

input berupaseting nilaioutputresponseyangdiinginkan

output plant(tanggapan )karena

adanya input

sistem lup terbuka

aktuatorkontroler

(pengatur)PLANT

Feedback element(sensor)

input berupaseting nilaioutputresponseyangdiinginkan

output plant(tanggapan )karena

adanya input

sistem lup tertutup

SSistem pengaturanistem pengaturan Single SISO Single SISO

31

Sistem pengaturan Multi variable Sistem pengaturan Multi variable MIMOMIMO

input berupaseting nilaioutputresponseyangdiinginkan

output plant(tanggapan )karena

adanya input

controller Process

Measurement

sistem multi variable, Multi Input Multi Output

32

Pengatur(Controller)

sensorpembaca

sinyal output

Plant+

-

Diagram Bloksistem dengan kontroler arah maju dan sensor pada umpan

balik

outputinput

Gambaran konsep pengaturan (control Gambaran konsep pengaturan (control concept)concept)

Hakekat Teknik PengaturanHakekat Teknik Pengaturan

Spesifikasi Kinerja (Performance Specification) Diinginkan sistem mempunyai spesifikasi (kinerja)

tertentu Kinerja awal sistem “dihitung” dengan analisis untuk

mencapai kinerja akhir sistem yang diinginkan Bila kinerja sistem tak memenuhi spesifikasi kinerja

diinginkan, perlu modifikasi Modifikasi sering kali diperlukan untuk mencapai

kinerja untuk memperbaiki respon sistem berupa penambahan/ penyisipan komponen atau peralatan kompensator pada sistem

Problem Kinerja PengaturanProblem Kinerja Pengaturan Cara untuk mencapai / mendapatkan spesifikasi kinerja

yang diinginkan

1. Sebelum modifikasi perlu Alat bantu matematik

2. digunakan untuk membuat model matematika berupa persamaan diferensial / integral ataupun Transformasi Laplace untuk Pendekatan model persamaan matematis dari gejala alam ataupun sistem fisik yang akan diobservasi

3. Perlu penyederhanaan gambaran sistem secara keseluruhan maupun secara subsistem

4. Perlu analisa sistem

5. Perlu mengetahui karakteristik sistem

Tantangan saat ini:Tantangan saat ini:

1. Pemodelan sistem yang komplek, modern yang saling berkaitan

2. Sistem otomatisasi industri

3. Sistem manufaktur dengan robot

4. Sistem pesawat terbang

5. traffic control system di perkotaan, airport dsb

6. Security system and warning system

PenutupPenutupAda 4 hal pokok dalam pengaturan proses produksi di industri:

Man, machine, process and economics

1. Disiplin ilmu Sistem Pengaturan (control engineering) memiliki peluang untuk mengendalikan sistem secara otomatis untuk banyak hal di industri

2. Perlunya perhatian dan pemahaman sumber daya alam maupun proses pengolahan untuk kemakmuran manusia

3. Perlunya pengertian dan pemahaman sumber daya alam maupun proses industri dengan cara pemodelan sistem yang diamati

4. Ilmu Sistem Pengaturan dapat ditujukan untuk otomatisasi proses pengolahan bahan maupun proses industri ataupun otomatisasi untuk membantu meringankan memudahkan pekerjaan manusia.

Aplikasi : Pengontrolan Kecepatan Putar Motor unt. konveyor

Aplikasi : Pengontrolan Temperature ruangan

Sistem Pengontrolan Temperature ruangan

Aplikasi : Pengontrolan Posisi antena

Aplikasi : SK Radar Tracking Pesawat

Sistem SK Radar Tracking Pesawat

Radar mendeteksi posisi & kec pesawat

Dipakai komputer menentukan lead & firing angle penembak

Sudut2 ini diumpankan ke power amp sebagai driver motor

Feedback signal menjamin alignment penembak sesuai yang diset komputer

Aplikasi : Kontrol Pesawat Terbang

Sistem Kontrol Elevator Pesawat Terbang

Aplikasi : Kontrol level fluida

LT

LC

MV

FT

LT

LC

MV

FT

CO

CO

PVPV

(a) (b)

Keterangan:LT: Level Transmiter (sensor ketinggian cairan)FT: Flow Transmiter (sensor aliran)LC: Level Controler (DCS/PLC)

Aplikasi : Kontrol level fluida

Aplikasi : Kontrol Manipulator Robot

Aplikasi : Pengontrolan tekanan gas

49

Road conditions

Speed

Steering

Noise

desired direction

actual direction

Response direction of travel

Time

Response speed

Time

Desired speed

Actual speed

Aplikasi : Steering Automobile

Actual output

AutomobileSteering

mechanismDriver

Desired speed or direction

Process/

Plant

ActuatorController

Desired output

Actual output

Disturbance

Open-loop menggunakan actuating device untuk mengontrol process secara langsung tanpa feedback

Kerugian : sensitivity to disturbances and system’s inability to correct for these disturbances

Sistem Steering Automobile :Open loop

51

Actual output

AutomobileSteering

mechanismDriver

Measurement

Comparison

Desired speed or direction

Process/

Plant

ActuatorController

Sensor

Desired output

Actual outputerror+

-

feedbackMeasurement output

Disturbance

Sistem Steering Automobile : Close loop

Terima Kasih( Pertemuan berikutnya Transformasi Laplace)