Risma Artika N 3A2 Close Loop [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM MODUL 2 SISTEM KENDALI LOOP TERTUTUP DENGAN SIMULASI PERANGKAT LUNAK MATLAB Laporan ini disusun untuk memenuhi Tugas Mata Kuliah Praktikum Sistem Kendali Semester 5



Dosen Pengampu : Sarjono Wahyu Jadmiko,ST., M.Eng. Adnan Rafi Al Tahtawi, S.Pd., MT



Oleh : Risma Artika Nurapriyanti NIM



: 191321026



3A Teknik Listrik



PROGRAM STUDI D3-TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG BANDUNG 2021



MODUL 2 SISTEM KENDALI LOOP TERBUKA DAN SISTEM KENDALI LOOP TERTUTUP DENGAN SIMULASI PERANGKAT LUNAK MATLAB



2.1. Tujuan : Setelah mengikuti Praktikum ini diharapkan mahasiswa dapat : 2.1.1. Dapat menjelaskan rangkaian loop terbuka, 2.1.2. Dapat menjelaskan tanggapan rangkaian loop terbuka , 2.1.3. Dapat menjelaskan rangkaian loop tertutup , 2.1.4. Dapat menjelaskan tanggapan rangkaian loop tertutup , 2.1.5. Dapat membedakan sistem kendali loop terbuka dengan sistem kendali loop tertutup. 2.2. Teori Dasar Sistem Kendali adalah suatu sistem yang bertujuan untuk mengendalikan suatu proses agar output yang dihasilkan dapat dikendali sehingga tidak terjadi kesalahan. Dalam hal ini output yang dikendalikan adalah kestabilannya, ketelitian, dan kedinamisannya. Secara umum, sistem kendali dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu : 



Sistem kendali loop terbuka







Sistem kendali loop tertutup



2.2.1 Kendali Loop Terbuka Konsep kendali yang paling sederhana adalah loop terbuka. Sistem kendali loop terbuka merupakan sistem kendali yang keluarannya tidak berpengaruh pada aksi pengontrolan. Konsep ini tidak membandingkan keluaran dengan masukan sehingga untuk setiap masukan acuan terhadap suatu kondisi operasi yang tetap . Oleh karena itu ketelitian sistem bergantung pada kalibrasi. Sistem Kendali loop terbuka, keluaranya tidak mempengaruhi input. Atau dengan kata lain sistem kendali loop terbuka keluarannya (output) tidak dapat digunakan sebagai perbandingan umpan balik dengan inputnya. Akibatnya ketetapan dari sistem tergantung dari kalibrasi. Pada umumnya, sistem kendali loop terbuka tidak tahan terhadap gangguan luar. Dibawah ini adalah gambar diagram blok sistem kendali loop terbuka.



Praktek Sistem Kendali



Gambar 1.1



Diagram Blok Sistem Kendali Loop Terbuka



Fungsi alih sistem kendali loop terbuka adalah : Vo(s) = G(s) Vi(s) Vo(s)/Vi(s) = G(s). s = jω = sqrt(-1).2.phi.f = Laplace f(t) -> Transformasi Laplace -> F(s) 1



∫ 𝑑𝑡 -> 𝑠 𝑑 𝑑𝑡



-> 𝑠



t(s)



2.2. 2. Sistem Kendali Loop Tertutup Kendali loop terbuka tidak memberikan jaminan pada keadaan dimana terjadi banyak gangguan. Untuk mengatasi hal itu, beberapa teknik perlu ditambahkan



untuk



mengawasi



nilai-nilai



keluaran



yang



aktual



dan



membandingkan agar tetap pada nilai-nilai yang diinginkan, untuk kemudian mengubah set aktuator agar kesalahan (error) semakin diperkecil. Sistem kendali semacam ini disebut sistem kendali loop tertutup. Dibandingkan dengan sistem kendali loop terbuka, sistem pengontrolan dengan umpan balik ini akan cocok jika plant yang dikendali banyak mengalami gangguan yang tak dapat diperkirakan. Sistem kendali loop tertutup seringkali disebut sistem kendali umpan balik. Pada sistem kendali loop tertutup, sinyal kesalahan yang bekerja, yaitu perbedaan antara sinyal input dan sinyal umpan balik diinputkan kekendali sedemikian rupa untuk mengurangi kesalahan dan membawa keluaran sistem kenilai yang dikehendaki. Pada umumnya sistem kendali loop tertutup tahan terhadap gangguan dari luar. Secara umum Secara umum gambar Sistem Kendali Loop Tertutup adalah sebagai berikut :



Praktek Sistem Kendali



Gambar 1.2. Diagram Blok Sistem Loop Tertutup



Fungsi alih sistem kendali loop tertutup adalah : Vo(s) / Vi(s) = G(s) / (1 + G(s).H(s)) Dimana G(s) : Fungsi alih sistem; H(s) : Fungsi alih tranduser Pada kondisi yang stabil, kendali loop terbuka dapat bekerja cukup memuaskan. Namun Pada keadaan yang kurang menguntungkan di mana terjadi banyak gangguan, penggunaan kendali loop terbuka menjadi diragukan. Untuk itu pada sistem-sistem yang memiliki banyak gangguan (eksternal maupun internal ) penggunaan kendali loop terbuka menjadi kurang dipercaya. 2.3. Peralatan Komputer dan perlengkapan 1 set Perangkat lunak MatLab 4. Printer



Praktek Sistem Kendali



2.4 Langkah Kerja 2.4.1.



Mempelajari MatLab



Membuat rangkaian loop tertutup seperti diagram blok dibawah



Gangguan1



+ PID Sum1 PID Controller1



Step Input



+



1



+ Sum2



s 2+s+1 PLant1



1 1 trans ducer



Mux



Gangguan2 + 1



+ Sum3



Gain



1 s 2+s+1



Graph Mux



Plant1



Gambar 1.4 . Rangkaian Sistem Kendali loop tertutup 2.4.2. Buat Rangkaian Seperti diatas ini , kemudian masukan 2.4.2.1. Step Input



: step time=0 ; initial value=0 dan final value=1



Gangguan1



: step time=0 ; initial value=0 dan final value=0



Gangguan2



: step time=0 ; initial value=0 dan final value=0



PID Controller1



: P=1 ; I=0 ; D=0



Plant1



: num=[1]; den=[1 1 1]



Gain



: Gain=1



Plant1



: num=[1]; den=[1 1 1]



Graph



: time range =20; ymin=0; ymax=2



Parameter simulation



: stop time=20



Kemudian rekam dan analisa tanggapan loop terbuka maupun loop tertutup !



Praktek Sistem Kendali



2 Close Loop Open Loop



1.5



Output



Step Input



1



0.5



0 0



5



10



15



20



Time (s)



Analisa Grafik : Berdasarkan Grafik dapat dilihat, pada garis berwarna merah sebagai tanggapan dari sistem kendali loop tertutup yang ditandai dengan plant Transfer Fcn. Semakin besar nilai P maka error yang dihasilkan akan semakin kecil. Error pada grafik tersebut berkisar 0,5 atau dapat dirumuskan dengan Error = P/(P+1) maka grafik memiliki error ½. Praktek Sistem Kendali



2.4.2.2 Step Input



: step time=0 ; initial value=0 dan final value=1



Gangguan1



: step time=0 ; initial value=0 dan final value=0



Gangguan2



: step time=0 ; initial value=0 dan final value=0



PID Controller1



: P=3 ; I=0 ; D=0



Plant1



: num=[1]; den=[1 1 1]



Gain



: Gain=3



Plant1



: num=[1]; den=[1 1 1]



Graph



: time range =20; ymin=0; ymax=5



Parameter simulation



: stop time=20



Dengan mengubah Gain kendalier dari kedua sistem diatas, Kemudian rekam



Output



dan analisa tanggapan loop terbuka maupun loop tertutup !



Time (s)



Praktek Sistem Kendali



Analisa Grafik : Berdasarkan grafik nilai keluaran pada Transfer Fcn1 (Open loop) lebih besar dari nilai keluaran pada grafik Transfer Fcn (Close Loop). Dengan nilai PID controller P nya sebesar 3 maka error yang dhasilkan akan semakin kecil, dihitung dengan rumusan Error= P/(P+1) maka grafik memiliki error ¾ .



2.4.2.3. Step Input



: step time=0 ; initial value=0 dan final value=1



Gangguan1



: step time=10 ; initial value=0 dan final value=1



Gangguan2



: step time=10 ; initial value=0 dan final value=1



PID Controller1



: P=1 ; I=0 ; D=0



Plant1



: num=[1]; den=[1 1 1]



Gain



: Gain=1



Plant1



: num=[1]; den=[1 1 1]



Graph



: time range =20; ymin=0; ymax=5



Parameter simulation



: stop time=20



Dengan mengubah gangguan dari kedua sistem diatas, Kemudian rekam dan analisa tanggapan loop terbuka maupun loop tertutup !



Praktek Sistem Kendali



Output



Tme (s)



Analisa Grafik : Berdasarkan grafik, garis berwarna biru sebagai bentuk tanggapan dari close loop yang dimana memilimi nilai P=1 maka ketika nilai P nya semakin besar maka error yang dihasilkannya akan semakin kecil. Error yang idmiliki pada grafik tersebut adalah sebesar ½ jika dirumuskan E=P/(P+1). Dilihat pada grafik garis open loop lebih tinggi dibandingkan dnegan garis close loop.



2.4.2.4. Step Input



: step time=0 ; initial value=0 dan final value=1



Gangguan1



: step time=10 ; initial value=0 dan final value=1



Gangguan2



: step time=10 ; initial value=0 dan final value=1



PID Controller1



: P=3 ; I=0 ; D=0



Plant1



: num=[1]; den=[1 1 1]



Gain



: Gain=3



Plant1



: num=[1]; den=[1 1 1]



Graph



: time range =20; ymin=0; ymax=5



Parameter simulation



: stop time=20



Dengan mengubah gain kendalier dan gangguan dari kedua sistem diatas, Kemudian rekam dan analisa tanggapan loop terbuka maupun loop tertutup !



Praktek Sistem Kendali



Output



Time (s)



Analisa Grafik : Berdasarkan grafik, garis yang berwarna kuning merupakan tanggapan dari sistem close loop dimana garis open loop memiliki nilai output yang lebih besar dibandingkan dengan garis grafik close loop. Semakin besar nilai P maka error yang dihasilkan pun akan semakin kecil. Error yang dimiliki pada grafik tersebut adalah sebesar ¾.



Praktek Sistem Kendali



Lembar Latihan/Soal: A.



Jawablah dengan singkat dan jelas 1.Buat diagram blok sistem kendali loop terbuka dan loop tertutup? 



Loop Terbuka







Loop Tertutup



2.Jelaskan perbedaan sistem kendali loop terbuka dan loop tertutup ? 



Sistem kendali loop terbuka adalah sistem kendali yang dimana keluarannya tidak mempengaruhi pada aksi pengendali, sehingga variable yang dikontrol tidak dapat dibandingkan dengan harga yang diinginkan.







Sistem kendali loop tertutup adalah sistem kendali dimana keluarannya mempengaruhi pada aksi pengendali sehingga variable yang dikontrol dapat dibandingkan dengan harga yang diinginkan.



Praktek Sistem Kendali



3. Kesimpulan 



Semakin besar nilai P error yang dihasilkan akan semakin kecil







Error



dapat



Error= P/(P+1)



Praktek Sistem Kendali



dihitung



dengan



menggunakan



rumus