Dinamika Sistem Proses

8/18/2019 Dinamika Sistem Proses

1/62

DINAMIKA DALAMSISTEM PENGENDALIAN

© Heriyanto, 2007

3


2/62

© Heriyanto, 2007

SASARAN

(1)Membedakan respons integrator, sistem orde-1,sistem orde-2 dan waktu mati secara kuaitati!"

(2)#apat membuat sketsa gra!ik respons step"

(3)#apat menentukan karakteristik statik dan dinamik"($)#apat mengidenti!ikasi persamaan matematik

sistem"

(%)#apat menentukan parameter sistem proses darirespons step

(&)#apat menentukan apaka' proses sukar, sedang,atau muda' dikendaikan dari bentuk respons

angka'nya"

3


3/62

DINAMIKA SISTEM PROSES

ika masukan beruba' kesatu niai tertentu,

keuaran terus beruba'

sampai batas kemampuan

sistem"

© Heriyanto, 2007

INTEGRATOR

Level

3


4/62


© Heriyanto, 2007

INTEGRATOR

3


5/62


ika masukan beruba' kesatu niai tertentu,

keuaran beruba' dan

ak'irnya tetap pada niai

tertentu"

© Heriyanto, 2007

SISTEM ORDE-1

u'u

3


6/62


© Heriyanto, 2007

SISTEM ORDE-2 SANGAT TEREDAM

3


7/62


© Heriyanto, 2007

SISTEM ORDE-2 SANGAT TEREDAM

3


8/62


© Heriyanto, 2007

SISTEM ORDE-2 TEREDAM

3


9/62


© Heriyanto, 2007

SISTEM ORDE-2 TEREDAM

3


10/62


WAKTU MATI

* +aktu antara aksi dan muncunya reaksi"

* +aktu antara permuaan aksi sinya kendai danmuai muncunya respons ariabe proses"

* #isebut uga transportasi materia (transportationlag )"

© Heriyanto, 2007

3


11/62


© Heriyanto, 2007

WAKTU MATI

+aktu mati (tundaan)

3


12/62


© Heriyanto, 2007

WAKTU MATI

3


13/62


© Heriyanto, 2007

KARAKTERISTIK SISTEM

3

KARAKTERISTIK STATIK

.arakteristik statik atau periaku statik adaa' periaku

sistem yang tidak dipengaru'i waktu"

ecara numerik dinyatakan oe' steady-state gain atau

static-gain (di kaangan praktisi disebut dengan process

gain atau gain saa), yaitu perbandingan antara peruba'an keuaran dan peruba'an masukan setea'

tercapai keadaan tunak ( steady-statei)"


14/62


© Heriyanto, 2007


3



15/62


© Heriyanto, 2007


3

KARAKTERISTIK STATIK /o tinggi

/o norma

/o renda'


16/62


© Heriyanto, 2007


3


Steady-state gain

u

y K p ∆

∆=


17/62


© Heriyanto, 2007


3


Steady-state gainuc K p ∆

∆=

m

c K p

∆

∆=


18/62


© Heriyanto, 2007


3

KARAKTERISTIK DINAMIK

eriaku dinamik atau karakteristik dinamik adaa'

periaku sistem yang dipengaru'i waktu"

.arakteristik dinamik dinyatakan oe' dynamic gain"

#engan mengeta'ui karakteristik dinamik maka bagaimana cara mengendaikan sistem proses dapat

diketa'ui"


19/62


© Heriyanto, 2007


3

KARAKTERISTIK DINAMIK

i respon !rekuensi ( frequency response)"

#iperoe' dua besaran, yaitu

• perbandingan ampitudo ( Ar )

• keambatan atau beda !ase (φ )


20/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3

Model Sistem Orde Nol y = K p u

dengan

y ariabe keuaran4

u ariabe masukan4 dan K p steady-state gain, static gain, atau gain"


21/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3

Model Sistem Orde Sat

dengan

u ariabe masukan y ariabe sistem

τ p konstanta waktu sistem, dan K p steady state gain

u K ydt

dy p p =+τ


22/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3

Model Sistem Orde Da

dengan

τ waktu karakterisitik proses4

ζ p !aktor redaman (damping factor ) proses4 K p steady state gain proses.

u K ydt

dy

dt

yd p p =++ ζ τ τ 22

22


23/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3


5iai !aktor redaman ter'adap respons sistem orde-2


24/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3


6espon sistem orde-2 teredam


25/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3



+aktu tunda


26/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3



+aktu naik (tr )

( )21 ζ β π τ

−−=r t

−= −

ζ

ζ β

2

1 1tan


27/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3



+aktu puncak (t p

)

21 ζ

πτ

−= pt


28/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3


6espon sistem orde-2 teredamers'oot

ers'oot

8100"b

a

8100)1e9p( 2ζ

ζπ

−−=


29/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3



Settling time

ζ

τ 3= st


30/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3



Decay ratio c:a

Decay ratio

)1

2e9p(

2ζ

ζπ

−−


31/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3


6espon sistem orde-2 teredam eriode osiasi

2

1

2

ζ

πτ

−

=T


32/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3

Model Sistem Orde-1 Seri

6espon dua sistem orde-1 seri adaa' seperti orde-2 sangat

teredam

6espon beberapa sistem orde-1 seri memiiki respon sangat

teredam


33/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3

Model Sistem Orde-1 Seri de!"a! I!tera#si

.euaran-2 ;berpengaru'< pada keuaran-1


34/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3

Model Sistem Orde-1 Seri ta!$a I!tera#si

.euaran-2 ;tidak berpengaru'< pada keuaran-1


35/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3

Model Wa#t Mati

y(t) = u(t - θ p)

.euaran sistem tertunda sebesar θ p"

%atata!& u(t - θ p) berarti u ;!ungsi< dari (t - θ p)


36/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3

Model Sistem Ta# ma!ta$ 'I!te"rator(

istem tak mantap tidak memiiki static gain, 'anya memiiki

dynamic gain"

∫ = dt u yiτ

1


37/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3

Model Sistem Res$o!s Ter)ali# ' Inverse Response(

istem dengan respon terbaik (inverse response) atau

nonminimum pase ketika mendapat masukan step mua-mua

memberikan keuaran ke satu ara' (naik atau turun) kemudian

setea' beberapa saat keuaran berbaik ara'"


38/62

MODEL SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3

Model Sistem Res$o!s Ter)ali# ' Inverse Response(

=ia au airan 'angat )ertam)a*, mua-mua su'u keuaran

tr!, karena au cairan ebi' cepat se'ingga trans!er panas

tidak cukup"

etea' cairan 'angat masuk penukar panas, su'u keuaran

angsung naik, karena beban pemanasan berkurang"


39/62

IDENTI+IKASI SISTEM PROSES

© Heriyanto, 2007

3

3


40/62

© Heriyanto, 2007

(1)Meakukan ui dinamik sistem proses"

(2)Menentukan tiga parameter sistem proses >#/dengan metode kura reaksi"

SASARAN3

3


41/62

IDENTI+IKASI PROSES

© Heriyanto, 2007

SISTEM

PROSESu y

3

PEN,EDERANAAN MODEL PROSES

* roses nyata memiiki mode yang kompeks

* enyeder'anaan mode proses diakukan dengan

menganggap sistem proses sebagai ?/@M 6#@-1

ditamba' +A./ MA/? (>#/, !irst "rder #lus Dead

Time) suda' termasuk transmitter dan contro ae

3


42/62

Persamaan model matematika FOPDT adalah,

( ) p p p t u K t ydt

t dyθ τ −=+ )(

)(

y(t) – variabel proses terukur

u(t -θ p ) – sinyal kendali (tertentuda sebesar θ p)

Dinamika proses ditentukan oleh 3 parameter yaitu:

τp – konstanta waktu (time constant )

Kp – steady state gain

θ p – waktu mati (dead time)© Heriyanto, 2007

IDENTI+ISIKASI PROSES3

3


43/62

As$e# Pe!ti!" Parameter Proses* K $ menentukan kepekaan sistem proses ter'adap

peruba'an sinya kendai" /anda . p menunukkan aksi

proses

K $ . / reverse acting 'res$o!s !e"ati0(

K $ / direct acting 'res$o!s $ositi0(

∀

$

menentukan respons dinamik sistem" emakin besar

niainya, respons semakin ambat"

∀ p/ / $ menentukan kemuda'an sistem prosesdikendaikan" Muda' dikendaikan ika (θ p:τ p) ≤ 0,%

© Heriyanto, 2007


3


44/62

ANALISIS GRA+IS

* #inamika sistem proses menggambarkan bagaimana

ariabe proses beruba', biamana mendapat aksi

pengendai (peruba'an manipuated ariabe) atau peruba'an beban (gangguan)"

* #inamika sistem menentukan penyetean pengendai

agar bisa mengendaikan proses dengan baik"

* Bara terbaik mempeaari dinamika sistem proses

adaa' dengan meakukan percobaan baik di

aboratorium, simuasi, atau !asiitas produksi"

IDENTI+ISIKASI PROSES

© Heriyanto, 2007

3

3


47/62

PENENTUAN 5 K $

* K $ adaa' perbandingan antara peruba'an ariabe

proses (∆y) dan sinya kendai (∆u) setea' tercapai

steady state baru"

u

y K p ∆

∆=

© Heriyanto, 2007


3


50/62

PENENTUAN KONSTANTA WAKTU DANWAKTU MATI

* enentuan konstanta waktu dan waktu mati ada

beberapa metode

1) Metode garis singgung

2) Metode mit' 1CD%

© Heriyanto, 2007


3


51/62

METODE GARIS SINGGUNG-1

.onstanta waktu

• 5iai terkeci antara t1 dan t2"

• =ia t1 ebi' besar dari t2 berarti

respon sangat cepat, kemudian

meambat (ada susunan paraewaktu mati)"

© Heriyanto, 2007



3


52/62

METODE GARIS SINGGUNG-2

Metode ini tidak peru menunggurespon 'ingga konstan, 'anya sampai

pada penentuan titik beok" 5iai

konstanta waktu (τ ) diperoe' dari'ubungan

© Heriyanto, 2007


u

% K

p p

p

∆=θ τ


3


53/62

METODE SMIT

Time constant , τ p 1,% (t 2 - t 1)

Deadtime, θ p t 2 - τ p

ika θ E 0, maka

• Time constant , τ t 2

• Deadtime, θ p 0

© Heriyanto, 2007



3


58/62

:E:ERAPA PENGERTIAN

DAN PEN,EMPURNAAN

© Heriyanto, 2007

Soali step ter'adap penukar panas diakukan dengan

menguba' airan pemanas" 6espons su'u airan proses

keuar pemanas disaikan pada gambar di bawa'"

ensor su'u memiiki rentang pengukuran 0 """ 100 oB"

/entukan

(a) tatic-gain proses

(b).onstanta waktu"

(c) +aktu mati (dead time)

%



62/62

DAN PEN,EMPURNAAN

8:3%0%7

27$D$ K o p =−

−=

( ) %,%%2%&2%,1 =−= pτ

%

%,&%,%%&2 =−= pθ menit

menit

38

100

100

83 =

=

$

$ K o

o

p

(a)

(b)

(c)

Dinamika Sistem Proses

Documents

Transcript of Dinamika Sistem Proses