RSS

PEMODELAN PRESSURE PROCESS RIG SISTEM SECARA OFFLINE

15 Mar

3.1. MEMBUAT GRAFIK

Berikut grafik data yang didapatkan dalam percobaan dengan data sebagai berikut :

Input    : Unit Step    : Init Value     = 0.3

             Final Value    = 1.3

             Step Time    = 5.0


Gambar 3.1. Grafik Percobaan Input dan Respon Vs Waktu

3.2. MENENTUKAN FUNGSI ALIH


KP =

Δ    : Perbedaan kondisi steady state dengan kondisi awal input

δ    : Perbedaan kondisi steady state dengan kondisi sebelum ada respon di

output

Mencari Δ :

    Δ = Final Respon Value – Init Respon Value

Final Respons Value    : Rata-Rata Final Respon Value Saat Steady State, yaitu saat

detik ke-6 hingga detik ke-10

Init Respon Value     : Rata-Rata Init Respons Value Saat Steady State, yaitu saat detik

Ke-0 sampai ke-5.

Init Respon Value = Jumlah 5001 Init Respon Value / 5001 = 1.35463435

Final Respon Value = Jumlah 4001 Final Respon Value / 4001 = 0.98968667

 

Jadi,     Δ = 0.98968667 – 1.35463435 = -0.36494768

    δ = 1.3 – 0.3          = 1

KP =

KP = = -0.36494768

Range t63% = 63% X (-0.36494768) = -0.22991704

Range t28% = 28% X (-0.36494768) = -0.10218535

Respon t63% = Init Respon Value + Range t63%     = 1.35463435 – 0.22991704                                 = 1.12471731

Respon t28% = Init Respon Value + Range t28%     = 1.35463435 – 0.10218535                                = 1.252449

t63% merupakan waktu saat nilai respon 1.12471731 – 5s = 5.16 s – 5 s = 0.16 s

t28% merupakan waktu saat nilai respon 1.252449 – 5s = 5.087 s – 5 s = 0.087 s

τ = 1.5 X (t63& – t28%) = 1.5 X (0.16 – 0.087) = 0.1095

θ = t63% – τ

= 0.16 – 0.1095 = 0.0505

Jadi, berdasarkan data di atas dapat diketahui besarnya fungsi alih, yaitu :



  1. MEMODELKAN FUNGSI ALIH DENGAN SIMULINK MATLAB

Berikut blok diagram Simulinknya :


Gambar 3.2. Blok Simulink Percobaan Pengujian Fungsi Alih

Dalam pelaksanaan uji coba fungsi alih, dilakukan dengan dua buah blok diagram, dimana blok diagram paling atas merupakan blok diagram pengujian fungsi alih dengan dengan penambahan konstanta akibat respon yang diperoleh menunjukkan pergeseran ke bawah, sedangkan blok diagram yang paling bawah merupakan blok diagram fungsi alih tanpa konstanta.

Berikut hasil simulasi blok diagram fungsi alih tanpa konstanta :


Gambar 3.3. Grafik Input dan Respon Vs Time

Pada grafik respon terlihat grafik respon dapat mengikuti grafik percobaan, namun terdapat pergeseran ke bawah. Oleh karenanya pada blok diagram selanjutnya ditambahkan sebuah konstanta yang menginisialisasi nilai awal grafik respon. Berikut hasil dari blok diagram Simulink dengan penambahan konstanta.


Gambar 3.4. Grafik Input, Respon dan Data Respon Dari Fungsi Alih Terhitung

Grafik yang terlihat menunjukkan bahwa fungsi alih yang didapatkan mampu mengikuti fungsi alih pada alat Pressure RIG. Dalam Hal ini terdapat deadtime sebesar 0.0505 s. Berikut penggambaran deadtimenya :


Gambar 3.5. Deadtime Respon

    Pada Gambar 3.4. terlihat bahwa pada grafik keluaran respon (warna merah muda), saat input step bernilai 0.3 pada detik ke-0 hingga detik ke-0.3 ternyata sistem telah terlebih dahulu merespon input akibatnya terjadi penurunan respon. Berikut gambar penurunan respon saat input step 0.3.


Gambar 3.6. Respon Input Step 0.3

Hal ini terjadi, kemungkinan pada percobaan pengambilan data pada Presure Process RIG valve telah terbuka sehingga pada respon dianggap telah merespon. Oleh karena itu, sistem kembali dicoba dengan menggunakan input step dengan :

  • Initial Value = 0
  • Final Value = 1

Berikut hasil dengan input step setelah perubahan nilai :


Gambar 3.7. Grafik Sistem Dengan Input Step Yang baru


Gambar 3.8. Grafik Sistem Input Step 0

Grafik fungsi alih (merah muda di tengah grafik biru muda) terlihat dapat mengikuti grafik data (biru muda) dengan cukup baik. Berikut penggambaran lengkap sistem :

Gambar 3.9. Blok Simulink Dengan Input Step Baru


Gambar 3.10. Grafik Input Step Lama (Merah), Input Step Baru (Kuning), Respon Sistem (Merah Muda) dan Respon Data (Biru Muda).

  1. MEMPERBAIKI KELUARAN SISTEM SIMULASI

Langkah sebelumnya adalah menentukan apakah fungsi alih yang telah didapatkan dari perhitungan dapat digunakan untuk menggambarkan fungsi alih dari sistem. Hasilnya adalah fungsi laih tersebut dapat digunakan, namun masih terdapat perbaikan yang harus dilakukan, yaitu dengan penambahan konstanta 1.35463435. Hasil respon keluaran sistem tersebut belum optimal karena terdapat beberapa kekurangan seperti saat input naik, respon output cenderung turun. Hal tersebut dikarenakan oleh penguatan Kp yang bersifat negatif, oleh karena itu perlu dikalikan dengan penguatan -1 agar respon yang didapat bernilai positif. Akibat penguatan gain -1 tersebut, nantinya respon akan cenderung turun, oleh karena sistem perlu ditambahkan kembali dengan konstanta yang nilainya adalah dua kali konstanta pertama. Berikut grafiknya :


Gambar 3.11. Blok Simulink Memperbaiki Respon Keluaran


Gambar 3.12. Output Respon Ditambah Kontanta 1.


Gambar 3.13. Respon Keluaran + Kontanta 1 + Gain -1


Gambar 3.14. Respon Keluaran + Kontanta 1 + Gain -1 + Kontanta 2

    Pada Gambar 3.14, respon keluaran dari sistem menunjukkan peningkatan dan penguatan bernilai positif. Itu artinya respon keluaran sistem berhasil diperbaiki. Selanjutnya perlu dilakukan pengendalian pada sistem tersebut. Salah satu caranya adalah pengendalian PID dengan metode Ciancone. Pada grafik tampak bahwa keluaran minimum adalah 1.355 dan keluaran maksimum adalah 1.72. Nilai keluaran tersebut nantinya akan dijadikan set point agar sistem mampu mengikuti set point yang diberikan.

  1. DISAIN SISTEM PENGENDALI PRESSURE PROCESS RIG

Disain pengendalian yang diharapkan dilakukan dengan dua cara yaitu pengendalian kontinyu dan diskrit.

  1. Pengendalian Kontinyu

Pengendaliannya menggunakan metode Ciancone. Langkah awalnya adalah menentukan besarnya range set point yang diberikan adalah dengan mencoba melihat range respon keluarannya yang terbaik. Berdasarkan hasil percobaan didapatkan range set point 2 sampai 2.2.

Berikut adalah blok diagram lengkap dengan pengendalinya :


Gambar 3.15. Blok Diagram Simulink

Berikut blok Simulink untuk Sistem Pressure Process RIG dan PID Contoller dengan Ciancone :


Gambar 3.16. Blok Simulink Sistem Pressure Process RIG


Gambar 3.17. Blok Simulink Ciancone Controller

Keluaran yang diharapkan langsung berasal dari keluaran sistem. Oleh karena itu perlu dimodifikasi nilai set pointnya dengan menambahkan inversi setelah fungsi step dan setelah keluaran sistem.

Pengendali Ciancone didisain dengan menggunakan parameter Kp, q, dan t pada respon keluaran dari sistem dengan penambahan konstanta 1, gain dan konstanta 2 berdasarkan fungsi alih sistem yang telah didapatkan, yaitu :



Pengendali Ciancone memiliki bentuk umum seperti dibawah ini.


Untuk mendapatkan nilai Kc, Ti, dan Td digunakan grafik Ciancone Set Point. Dari grafik Ciancone Set Point didapatkan nilai :

  1. Kc     = 2.91
  2. Ti     = 0.134
  3. Td     = 0.00645

Keluaran sistem dengan pengendali PID metode Ciancone adalah sebagai berikut:


Gambar 3.18. Keluaran Dari Sistem dan Set Point Di Matlab

  1. Pengendalian Diskrit

Ranger set point yang dugunakan sama, yaitu 2 sampai 2.2.

Berikut model sistem yang dikendalikan dengan pengendalian diskrit.


Gambar 3.19. Blok Simulink Simulasi Pengendalian Diskrit

Berikut adalah blok diagram lengkap dengan pengendali diskritnya berdasarkan persamaan dibawah ini dengan Ts = 0.001 s, Memory 3 sebagai I, Kc = 2.91, Ti = 0.134 dan Td = 0.00645.



Gambar 3.20. Diagram Blok Simulink Pengendalian Diskrit

    Berikut hasil simulasi pengendalian diskritnya :


Gambar 3.21. Hasil Simulasi Pengendalian Diskrit

    Grafik berwarna biru adalah grafik data dan grafik kuning adalah grafik set poin dan grafik ungu adalah keluaran atau respon sistem simulasi. Berdasarkan grafik tersebut tampak bahwa keluaran sistem diskrit bisa mendekati dengan baik set point yang diberikan.

  1. ANALISIS

Grafik keluaran pada sistem dengan pengendalian secara kontinyu dan diskrit dapat mengikuti set point dengan baik. Hal tersebut membuktikan bahwa sistem dengan dengan pengendalian kontinyu dan diskrit baik digunakan untuk pengendalian suatu sistem. Berikut analisis berdasarkan karakteristik transient respond an steady state keluaran sistem.

Transient respon     : Tidak terjadi overshoot yang signifikan dan responnya sangat cepat mengikuti perubahan set point.

Steady state        : eror steady statenya sudah mendekati nol. Hal ini tampak dari grafik yang output dan set pointnya cukup berimpit pada waktu yang menuju tak hingga.

Namun, nilai awal yang ada tidak sama pada respon sistem model. Hal ini terjadi karena pada saat pengambilan data valve sistem dalam keadaan terbuka sehingga saat awal sistem telah merespon. Namun hal tersebut tidak dapat dihindari terlepas dari itu, sudah dapat dikatakan pengendalinya telah baik dan cukup sukses.

 
Leave a comment

Posted by on March 15, 2012 in Materi, Pemodelan Sistem

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

 
%d bloggers like this: