Farikh_ notes


kontrol PID (Proporsional,Integral,dan Derivatif )

Posted in mikrokontroller oleh farikhardiansyah pada Maret 22, 2013

Kontrol PID merupakan salah satu teknologi yang paling banyak diadopsi pada pengontrolan proses industri. Berdasarkan survey,  97% industri yang bergerak dalam bidang proses ( seperti industri kimia, pulp, makanan, minyak dan gas) menggunakan PID sebagai komponen utama dalam pengontrolannya (sumber:Honeywell,2000).

Popularitas PID sebagai komponen kontrol proses dilatarbelakangi terutama oleh kesederhanaan struktur serta kemudahan dalam melakukan tuning parameter kontrolnya. Selain itu kepopuleran PID disebabkan juga oleh alasan historis, yaitu dimulai sekitar 1930’an dimana saat itu strategi kontrol PID diimplementasikan dengan menggunakan rangkaian elektronika analog bahkan banyak diantaranya menggunakan komponen mekanik dan pneumatik murni. Seiring dengan perkembangan teknologi digital dan solid state, produk PID komersil muncul di pasaran dalam beragam model dan bentuk, yaitu dari sekedar modul jenis special purpose process controller (seperti temperatur controller,pressure controller, dan sebagainya) sampai modul kontrol jenis general purpose process controller.

Dewasa ini hampir dapat dipastikan modul kontrol PID yang terinstal di industri atau modul komersil yang beredar di pasaran telah didominasi oleh modul digital dengan basis sistem microprocessor. Relative dibandingkan modul analog, modul PID digital ini memiliki beberapa kelebihan, diantaranya yaitu:

• Dapat diintegrasikan secara mudah dengan sistem lain membentuk sebuah jaringan kontrol.

• Banyak fungsi dan fitur tambahan yang tidak dapat ditemukan dalam modul PID analog.

• Kepresisian sinyal kontrol PID digital tidak tergantung komponen yang digunakan.

Berbeda dengan kontrol PID analog yang pengolahannya bersifat kontinyu, Di dalam sistem microprocessor, pengolahan sinyal kontrol oleh PID digital pada dasarnya dilakukan pada waktu-waktu diskret. Dalam hal ini konversi sinyal dari analog ke digital, pengolahan sinyal error, sampai konversi balik digital ke analog dilakukan pada interval atau waktu cuplik (sampling) – Tc tertentu. Lebar waktu cuplik yang dipilih/digunakan pada kontrol digital harus jauh lebih kecil dari konstanta waktu proses yang dikontrol, hal ini dimaksudkan untuk meminimalkan hilangnya sebagian informasi yang dikandung oleh sinyal aslinya (sinyal analog).

Pengendali Proporsional (KP)

Kontroler proporsional memiliki keluaran yang sebanding /proporsional dengan besarnya sinyal kesalahan (selisih antara besaran yang diinginkan dengan harga aktualnya) [sharon, 1992,19]. Secara lebih sederhana dapat dikatakan, bahwa keluaran kontroller proporsional merupakan perkalian antara konstanta proporsional dengan masukannya. Perubahan pada sinyal masukan akan segera menyebabkan sistem secara langsung mengubah keluarannya sebesar konstanta pengalinya.

Berikut persamaan matematisnya:

u(t) = KP . e(t)                (1)

dalam laplace :

U(s)/E(s) = KP                    (2)

Gambar berikut menunjukkan blok diagram yang menggambarkan hubungan antara besaran setting, besaran aktual dengan besaran keluaran kontroller proporsional. Sinyal kesalahan (eror) merupakan selisih antara besaran setting dengan besaran aktualnya.selisih ini akan mempengaruhi kontroller , untuk mengeluarkan sinyal positif (mempercepat pencapaian harga setting) atau negatif (memperlambat tercapainya harga yang diinginkan).

kp

Gambar 1 Diagram blok kontroller proporsioanal

Kontroller proporsional memiliki 2 parameter , pita proporsional (proporsional band) dan konstanta proporsional. Daerah kerja kontroller efektif dicerminkan oleh pita proporsional (gunterus, 1994, 6-24), sedangkan konstanta proporsional menunjukkan nilai faktor penguatan terhadap sinyal kesalahan.

Hubungan antara pita proporsional (PB) dengan konstanta proporsional (Kp) ditunjukkan secara prosentasi oleh persamaan berikut :

persamaan

Pengendali Integral (KI)

Kontroller integral berfungsi menghasilkan respon sistem yang memiliki kesalahan keadaan mantap nol. Kalau sebuah plant tidak memiliki unsur integrator (1/s), kontroller proporsional tidak akan menjamin keluaran sistem dengan kesalahan keadaan mantabnya nol. Dengan kontroller integral, respon sistem dapat diperbaiki, yaitu mempunyai kesalahan keadan mantapnya nol.

Kontroller integral memiliki karakteristik seperti halnya sebuah integral. Keluaran kontroller sangat dipengaruhi oleh perubahan yang sebanding dengan nilai sinyal kesalahan (rusli,18,1997).

Persamaan matematisnya adalah sebagai berikut :

ki

Dalam laplace :

laplace

Keluaran kontroller ini merupakan jumlahan yang terus menerus dari perubahan masukkanya. Kalau sinyal kesalahan tidak mengalami perubahan, keluaran akan menjaga keadaan seperti sebelum terjadinya perubahan masukkan.

 Iintegrator

Gambar 2 Blok diagram hubungan antara besaran kesalahan dengan kontroller integral

Konstanta integral Ki yang berharga besar akan mempercepat hilangnya offset. Tetapi semakin besar nilai konstanta Ki akan mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran kontroller .

Pengendali Derivatif (KD)

Keluaran kontroller diferensial memiliki sifat seperti halnya suatu operasi derivatif. Perubahan yang mendadak pada masukkan kontroller, akan mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan cepat . Gambar 3 menunjukkan blok diagram yang menggambarkan hubungan antara sinyal kesalahan dengan keluaran kontroller.

kd

Gambar 3 Blok diagram kontroler diferensial

            Gambar 3 menyatakan hubungan antara sinyal masukkan dengan sinyal keluaran kontroller diferensial. Ketika masukkannya tidak mengalami perubahan , keluaran kontroller juga tidak mengalami perubahan, sedangkan apabila sinyal masukkan berubah mendadak dan naik (berbentuk fungsi step), keluaran menghasilkan sinyal berbentuk impuls. Jika sinyal masukkan berubah naik secara perlahan (fungsi ramp), keluaranya justru merupakan fungsi step yang besar magnitudnya sangat dipengaruhi oleh kecepatan naik dari fungsi ramp dan faktor konstanta diverensialnya.

semoga bermanfaat🙂

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s


%d blogger menyukai ini: