Laporan Job 1.docx

LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM SISTEM KONTROL DAN INSTRUMENTASI JOB: PROPOSIONAL (P) KONTROLER

Disusun Oleh :

-

Sony Rafsanjani R. I Gusti Eka Darmawan Rahmadani Hadisandra Heriyanto Saputra -

(16 612 042) (16 612 043) (16 612 044) (16 612 045) (16 612 046)

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO 2019

POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA

LABORATORIUM SISTEM KONTROL DAN INSTRUMENTASI

BUKU PEDOMAN PRAKTIKUM LABORATORIUM

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO TANGGAL REVISI : .. / .. / .... TANGGAL BERLAKU : 15 / 02 / 2016 KODE DOKUMEN : ..-POLNES-..-LEL

Job 01: Proposional (P) Controller

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK DIPLOMA III

Kode Mata Kuliah Semester / SKS Waktu

: PTL319 : VI / 2 : 4 jam

A. Tujuan Percobaan Tujuan percobaan job Proposional (P) Controller (Pengontrol Proporsional) adalah sebagai berikut: 

Mendefinisikan karakteristik suatu pengontrol proporsional (P), seperti linieritas, proporsional, sifat dinamis, penguatan, aksi proporsional Kp, proporsional band, nilai konvensional, dan frekwensi kritis



Menganalisis sinyal keluaran dari kontrol P, dan ketergantungan pada sinyal masukan dari aksi proporsional Kp.

B. Dasar Teori Pengontrol proporsional (P) adalah merupakan suatu linear ampliflier yang memiliki sifat dinamis yaitu tanpa perlambatan, kecepatan dan tanpa pergeseran fasa, serta tidak dapat merasakan sinyal di atas frekuensi kritis (4-5 Hz), sedangkan koefisien penguatan (gain) menyangkut aksi proporsional Kp, dapat diberikan hubungan sebagai berikut:

Kp 

Vout Vin

di mana: Vin = hasil dari perubahan masukan untuk kontrol P Vout = hasil dari perubahan keluaran untuk kontrol P

Aksi proporsional KP dapat diatur dengan range yang luas, di mana biasanya koefisien KP sebagai ganti dari nilai penguatan yang dinyatakan dengan proporsional band (BP).

Bp (%) 

1 100 Kp

Secara umum bagi kebutuhan masyarakat industri, kontrol P mempunyai range operasi sebagai berikut: 2%  Bp  400% 50  Kp  0.25

di luar proporsional band (BP) adalah di luar lingkungan operasi tersebut di atas, hubungan linier antara variabel keluaran dan masukan tidak lagi benar.

Pengontrolan P bereaksi terhadap sinyal masukan voltmeter U1 dengan menyediakan suatu sinyal keluaran volmeter U2 yaitu sebagai berikut:

U2 = U1 . Kp

dengan KP < 1

Frekuensi kritis diatur dalam Hz (biasanya 4 atau 5 Hz) dalam upaya untuk menghindari gangguan, dan gangguan campuran yang memungkinkan.

Gambar 1.1. Diagram blok kontrol P

Jika pengontrolan dari sistem kontrol adalah terdiri atas pengontrolan P, maka hubungan variabel pengontrolan adalah:

di mana:

w = variabel referensi (set-point) x = variabel kontrol. P Controller (y Ɛ) 

P Controller memerlukan sebuah non null input signal (Ɛ), dan mampu menyediakan sebuah non null output signal (y)



Untuk beberapa alasan, dapat membatalkan error. Pengaturan aksi proporsional adalah cocok untuk scope yang hanya dapat diterima untuk kuantitas pengaturan deviasi yang tertinggal dari nilai preset



Deviasi yang tertingal (off set) adalah sebanding dengan pita (band) proporsional, Jika pita proporsional terlalu sempit (agar mengurangi deviasi akhir), maka terjasi ketidakstabilan



Kontrol P adalah sebuaah aksi kontrol laju / cepat.

C. Peralatan dan Komponen 

Modul DL 2613 Catu Daya



Modul DL 2687 Function Generator



Modul DL 2670 P Controller



Oscilloscope (Digital Storage Oscilloscope); GDS-2000A Series



Kabel Penghubung.

Gambar 1.2. Rangkaian peralatan pengontrol P

Gambar 1.3. Proses percobaan job pengontrol P

D. Langkah Kerja 1. Siapkan dan pasang modul peralatan sesuai petunjuk job praktikum seperti yang ditunjukkan dalam gambar 1.2 dan gambar 1.3 2. Aturlah Oscilloscope (Digital Storage Oscilloscope) GDS-2000A Series; Pada trace 1 (probe 1) untuk sinyal U1 / terminal Y1 (channel 1) pada modul DL 2687 diatur / di-set 5 volt/div DC (pada posisi garis ke 5), dan pada trace 2 (probe 2) untuk sinyal U2 / terminal Y2 (channel 2) pada modul DL 2670 diatur / di-set 5 volt/div DC (pada posisi garis ke 0) dengan TB (Time Base) 20 second/div 3. Aturlah function generator Modul DL 2687. Tombol untuk seleksi jenis fungsi gelombang di-set pada fungsi gelombang kotak. Potensiometer untuk pengaturan amplitudo di-set pada U1 = 5 volt. Tombol untuk pemilihan "signal/period tinggi" di posisi 9/10. Potensiometer untuk peraturan frekuensi ulangan pada f = 0.2 Hz (approx; periode sekitar 5 second). 4. Aturlah pengontrol P Modul DL 2670. Saklar untuk pengaturan KP di posisi x0.1. Potensiometer untuk pengaturan KP diposisi 10. 5. Prosedur Pengujian. Switch / saklar pada modul DL 2613 pada posisi on, ukur dan gambarkan dengan baik dan benar sinyal masukan U1 (terminal Y1) dan sinyal keluaran U2 (terminal Y2) dengan mengatur garis / line pada osiloskop yang relevan sehingga didapatkan gambar dengan baik / tepat. Hasil pengukuran (data percobaan) dibuat dalam bentuk tabel dan evaluasi Kp terhadap U2 6. Prosedur Percobaan. Switch / saklar pada modul DL 2613 pada posisi on, atur amplitudo U1 modul DL 2687, ukur dan gambarkan dengan baik dan benar sinyal masukan U1 (terminal Y1) dan sinyal keluaran U2 (terminal Y2) dengan mengatur garis / line pada osiloskop yang relevan sehingga didapatkan gambar dengan baik / tepat. Data setting percobaan sbb: Percobaan A: U1 = 5 volt, f = 0,2 Hz, Kp = 1; Percobaan B: U1 = 5 volt, f = 0,2 Hz, Kp = 2; Percobaan C: U1 = 10 volt, f = 0,2 Hz, Kp = 1; Percobaan D: U1 = 10 volt, f = 0,2 Hz, Kp = 10; Hasil pengukuran (data percobaan) dibuat dalam bentuk tabel.

7. Operasikan sistem peralatan sesuai petunjuk job praktikum (setting variabel / konstanta modul peralatan sesuai kebutuhan) untuk memperoleh data percobaan terbaik yang diharapkan dalam bentuk grafik f(t) menggunakan modul osiloskop 8. Ukurlah semua besaran / variabel input-output (arah vertikal dan horizontal) dengan menggunakan fasilitas function keys osiloskop (measure dan cursor) sesuai kebutuhan job 9. Hasil percobaan job praktikum berupa data percobaan terbaik disimpan dalam bentuk soft file (menggunakan flash disk masing-masing kelompok), dan soft copy-nya segera diserahkan ke tim pengajar / instruktur untuk disalin.

E. Pertanyaan 1. Pada proses aksi proporsional, jelaskan karakteristik utamanya ! 2. Tuliskan rumus Kp dan berikan penjelasan ! 3. Jika f = 4 Hz dan 5 Hz, bagaimana karakteristik P Controller, jelaskan ! 4. Pada range berapakah KP berada, jelaskan ! 5. Jika U1 = 7,7 volt, Kp = 0,8; berapa nilai amplitudo U2 ? 6. Jika U1 = 0,2 volt, Kp = 50, berapa nilai amplitudo U2 ? 7. Jika U1 = 8 volt, Kp = 1,5; bagaimana kondisi sinyal led dan berapa nilai U2 ?

F. Gambar Percobaan

Gambar 1. Percobaan A. Pembacaan nilai U1

Gambar 2. Percobaan A. Pembacaan nilai U2

Gambar 3. Percobaan B. Pembacaan nilai U1

Gambar 4. Percobaan B. Pembacaan nilai U2

Gambar 5. Percobaan C. Pembacaan nilai U1

Gambar 6. Percobaan C. Pembacaan nilai U2

Gambar 7. Percobaan D. Pembacaan nilai U1

Gambar 8. Percobaan D. Pembacaan nilai U2

G. Analisa Data

Tabel 1. Tabel Hasil Data Percobaan

U1

Kp

U2

A

5,2 V

1

4,4 V

B

5,0 V

2

7,6 V

C

9.6 V

1

8,2 V

D

9.6 V

1

14,2 V

Nilai U2

Percobaan A

: U1×Kp = 5,4 × 1 = 5,4 V

Percobaan B

: U1×Kp = 5,0 × 2 = 10 V

Percobaan C

: U1×Kp = 9,6 × 1 = 9,6 V

Percobaan D

: U1×Kp = 9,6 × 1 = 9,6 V

Nilai gelombang tegangan input ditunjukan oleh gelombang berwarna kuning dan nilai gelombang tegangan output ditunjukan oleh gelombang berwarna biru. Berdasarkan hasil analisa perhitungan di atas dapat dilihat bahwa aksi proporsional Kp terhadap U1 memberikan dampak perubahan langsung pada nilai U2. Nilai U2 yang dihasilkan akan sebanding dengan aksi proporsional Kp terhadap U1.

Akan tetapi ada beberapa hasil analisa perhitungan U2 yang nilainya cukup jauh dengan hasil praktikum Namun jika diperhatikan, gelombang input dan gelombang output memiliki bentuk yang sama dikarenakan perubahan nilai yang sebanding pada U2 terhadap U1 (liniear amplifier).

Nilai Proporsional Band Percobaan A

: Bp =

Percobaan B

: Bp =

Percobaan C

: Bp =

Percobaan D

: Bp =

1 𝐾𝑝 1 𝐾𝑝 1 𝐾𝑝 1 𝐾𝑝

× 100 % =

× 100 % =

× 100 % =

× 100 % =

1 1 1 2 1 1 1 1

× 100% = 100%

× 100% = 50%

× 100% = 100%

× 100% = 100%

H. Jawaban Pertanyaan 1. Pada pengendali jenis P (proporsional) ini terdapat hubungan yang sebanding atau proporsional antara keluaran terhadap kesalahan, secara lebih sederhana dapat dikatakan bahwa keluaran pengendali proportional merupakan perkalian antara konstanta proportional dengan masukannya, yaitu :

Persamaan matematis untuk pengendali proporsional:U(t)= Kp e(t) Fungsi alih untuk pengendali proporsional

: U(s)/E(s)= Kp

Dimana Kp merupakan Konstanta pengendali proporsional. Kontroller ini juga lebih dikenal sebagai gain / penguatan . Pertambahan harga Kp akan menaikkan penguatan sistem sehingga dapat digunakan untuk memperbesar kecepatan tanggapan dan mengurangi ess atau error steady state (penyimpangan dalam keadaan mantap). Pemakaian alat kendali tipe proporsional ini sering tidak memuaskan karena penambahan Kp selain akan membuat sistem lebih sensitif tetapi juga cenderung mengakibatkan ketidakstabilan . Disamping itu penambahan harga Kp terbatas dan tidak cukup untuk mencapai tanggapan sampai suatu harga

yang diinginkan. Kenyataannya dalam mengatur harga Kp terdapat keadaankeadaan yang bertentangan Di satu pihak diinginkan mengurangi ess sebanyak mungkin tetapi hal ini akan mengakibatkan osilasi bagi tanggapan yang berarti memperlama “setting time” sedangkan dipihak lain tanggapan terhadap setiap perubahan masukan harus terjadi secepat mungkin tetapi dengan lonjakan dan osilasi sekecil mungkin. Tanggapan yang cepat memang dapat diperoleh dengan memperbesar Kp tetapi hal ini juga akan mengakibatkan ketidakstabilan sistem. 2. Kp 

Vout Vin

Dimana Vin = tegangan masukan untuk kontrol P Vout = hasil dari perubahan keluaran untuk kontrol P  Jika nilai Kp kecil, kontroller proportional hanya mampu melakukan koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan menghasilkan respon sistem yang lambat  Kalau nilai Kp dinaikkan, respon sistem menunjukkan semakin cepat mencapai keadaan mantapnya  Namun, jika nilai Kp diperbesar sehingga mencapai harga yang berlebihan , akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil, atau menyebabkan sistem akan berisolasi. 3. Tidak ada perubahan untuk P controller hanya saja berpengaruh pada falltime dan risetime. 4. Range Aksi Proporsional Kp 50  Kp  0.5

Nilai tersebut merupakan nilai umum bagi kebutuhan masyarakat industri.

U 2  U 1 Kp 5. U 2  7.7V  0.8 U 2  6.16V Nilau U2 adalah 6.16V

U 2  U 1 Kp 6. U 2  0.2V  50 U 2  10V

Nilai U2 adalah 10 V

U 2  U 1 Kp 7. U 2  8V 1.5 U 2  12V Nilai U2 adalah 12 V dan kondisi sinyal LED akan overload

I. Simpulan 1. Kontrol proporsional memiliki karakteristik bahwa output yang dikendalikan akan langsung berubah sebanding dengan aksi proporsional Kp yang diberikan terhadap input. 2. Semakin positif aksi proporsional Kp, maka output juga akan terus semakin positif 3. Output yang dihasilkan tanpa mengalami perlambatan (dinamis)