Laporan Skd (Kendali Flow Dengan Coohen Coon)-Daniel Sinurat_141311039

7/26/2019 Laporan Skd (Kendali Flow Dengan Coohen Coon)-Daniel Sinurat_141311039

1/9

SISTEM KENDALI DIGITAL PADA KENDALI FLOW

DENGAN METODA COHEN-COON

MENGGUNAKAN MATLAB DAN ARDUINO

13 MEI 2016

NAMA : DANIEL TRI PUTRA SINURAT

NIM : 141311039

NO ABSEN : 08

KELAS : 2B

PRODI : D3-ELEKTRONIKA

PROGRAM STUDI D3-TEKNIK ELEKTRONIKA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2016


2/9

I. Tujuan

Agar mahasiswa dapat mengaplikasikan aplikasi MATLAB dengan benar.

Agar mahasiswa dapat menggunakan/mengoperasikan Arduino-UNO dengan baik

dan benar.

Agar mahasiswa dapat membuat suatu project menggunakan aplikasi MATLAB

dan Arduino-UNO.

Agar mahasiswa dapat membuat desain kendali digital pada plant Flowdengan

metoda Cohen-Coon

II. Dasar Teori

Sistem kendali dapat dikatakan sebagai hubungan antara komponen yang

membentuk sebuah konfigurasi sistem, yang akan menghasilkan tanggapan sistem

yang diharapkan.Jadi harus ada yang dikendalikan, yang merupakan suatu sistem

fisis, yang biasa disebut dengan kendalian (plant). Masukan dan keluaran merupakan

variabel atau besaran fisis. Keluaran merupakan hal yang dihasilkan oleh kendalian,

artinya yang dikendalikan; sedangkan masukan adalah yang mempengaruhi

kendalian, yang mengatur keluaran. Kedua dimensi masukan dan keluaran tidak harus

sama.

Sistem kendali lup terbuka atau umpan maju (feedforward control) umumnya

mempergunakan pengatur (controller) serta aktuator kendali (control actuator) yang

berguna untuk memperoleh respon sistem yang baik. Sistem kendali ini keluarannya

tidak diperhitungkan ulang oleh controller. Suatu keadaan apakah plant benar-benar

telah mencapai target seperti yang dikehendaki masukan atau referensi, tidak dapat

mempengaruhi kinerja kontroler. Sedangkan Pada sistem kendali yang lain, yakni

sistem kendali lup tertutup (closed loop system) memanfaatkan variabel yang

sebanding dengan selisih respon yang terjadi terhadap respon yang diinginkan. Sistem

seperi ini juga sering dikenal dengan sistem kendali umpan balik.

Metode Cohen-coon ini adalah plant diberi input step (sinyal DC) lalu

responnya dilihat :


3/9

Modul kendali flow ini tujuannya adalah untuk mengatur kecepatan flow air.

Pada plant flow menggunakan sistem pompa, yaitu mengatur kecepatan pompa. Jadi

turbin motor pengontrol flow akan selalu mengatur kecepatan flow pada air sehingga

tetap dan sesuai dengan yang di harapkan. Dan jika terdapat gangguan atau noise

kendalo flow tersebut akan otomatis menyesuaikan dan mensetting agar flow tetap

sabil dan sesuai dengan yang diharpakan. Dalam medote cohen-coon ini harus terlebih

dahulu mencari nilai parameter g, , d sebagai awal dalam menentukan nilai Kc, Kd

Ki,Td, dan Ti. Setelah itu melakukan desain dengan mengatur nilai tersebut pada

modul flow.

III. Alat dan Bahan

Perangkat aplikasi MATLAB dan Arduino-UNO

Modul Arduino-UNO (DIP/SMD)

Power Supply (PS-8)

Reference Variable Generator/Set Point (RVG-4)

PID Controller (PID-4)

Power Amflifier (PA-4)

Tank With Pump (TwP-1)

Turbin Flow Through Meter

Plant kendaliFlow

Multimeter Digital


4/9

IV. Langkah Kerja

Proses mencari nilai parameter g, , d

Membuat blok diagram system desain untuk kendali Flow seperti berikut :

Membuat penguat pada setpoint menjadi x20 dan pada pada sensor dibuat 10x

Membuat rangkaian di modul flow untuk mencari nilai parameter g, , dyang akan digunakan untuk mendesaian kendali flow seperti gambar dibawah

ini :

Gambar-1. Rangkaian Kendali Flow

Setelah mengatur tegangan input sebesar 15 volt DC


5/9

Memuat 2 setpoint pada rangkaian karena pada metoda cohen-coon

membutuhkan 2 setpoint yang diatur sehingga aka nada 2 respon yang

digunakan untuk mendapat nilai parameter g, , d

Menghubungkan modul power suplly dengan modul set point 1 dan setpoint 2,

kemudian menghubungkan lagi ke modul power amplifier. Kemudian

menghubungkan ke modul tank with pump sebagai wadah air, dan terakhir

menghubungkan ke modul turbin flow through meter yaitu sebagai pengatur

kecepatan flow.

Menghubungakan set point pertama dan kedua dengan modul PID

Menghubungkan GND pada arduino ke GND plant

Menghubungkan output dari plant flow ke arduino uno pada port A5

Menghubungkan input set point di PID ke port A0 dengan membuat pembagi

tegangan agar input pada arduino tidak melebihi tegangan makasimal yaitu

5V.

Mengkoneksikan arduino ke matlab dengan menggunakan port COM 8

Mengubah setup port di simulink blok diagram dengan port COM8

Menyalakan PS di plant

Meng-OFF kan toggle pada Ti dan Td, karna masih mencari nilai parameter

saja dan belum mendesain.

Mengubah pengali di Kp menjadi 1x

Me-run programm dan melihat kurva gelombang scope di simulink Matlab

Memberi set point pertama dan tunggu sampai keadaan sudah steady state,

setalah itu langsung berikan lagi set point yang kedua.

Maka di scope matlab akan terlihat gelombang set point dan respon yang

terjadi hasil pemberian 2 set point tadi

Kemudian gelombang output tersebut di simpan dan dilakukan ke editscope

untuk mencari nilai parameter g, , d yang didapatkan

Membuat garis-garis parameter dan memasukkan nilainya ke excel untuk lebih

mudah dalam penghitungan nilai yang lainnya

Setelah nilai g, , d didapatkan kemudian mencari nilai untuk Ti, Td, Kc, Ki

dan Kd dengan rumus yang ada. Untuk mencari Kd maka nilai Kp dibagi 2


6/9

Proses Mendesain kendali Flow dengan nilai parameter yang

sudah didapatkan

Membuat rangkaian untuk mendesain kendali dengan meghilangakan satu set

point dan kemudaian meng-ON kan switch Kd dan Ki pada plant PID tadi

seperti gambar berikut ini:

Gambar-2. Rangkaian untuk desain Kendali Flow

Menghubungkan output dari modul turbin flow through meter ke eror pada

modul PID yang gunanya adalah sebagai feedback anatara output dan

controlel sehingga menjadi close-loop

Menghubungkan dari output turbin flow dan set point ke output arduino pada

port A0 dan A5

Mengatur nilai Kc, Ti, Td di PID dari data yang didapatkan pada awal tadi.

Dan menjalankan kembali simulink diagram blok desain kendali dan melihat

output gelombang respon pada scope yang merupakan desain awal pada

kendali flow

Men-tuning gelombang respon yang terlihat di output tadi agar lebih baik lagi

sehingga mendekati dengan nilai set pont atau nilai yang diharapkan

Setelah itu melihat dan mencatat pada saat mendapat nilai tuning terbaik

Me-Run lagi simulink program tadi dan melihat gelombang outputnya,

kemudian dengan member gangguan pada flow dan melepas flow tadi. Dan

melihat gelombang responnya di scope.


7/9

V. Hasil Pengamatan

Gelombang Respon awal dan menentukan titik-titik untuk mencari parameter

Nilai parameter g, , dpada respon yang diperoleh saat kondisi open-loop,

dan mencari untuk nilai Kc, Ti, Td, Ki, dan Kd

Setelah itu untuk mendesain awal kendali flow dan mengatur nilai Kc, Ti, dan

Td di modul PID Controler sesuai dari parameter yang didapatkan sebelumnya

Sehingga desain awal atau output dari PID yang diatur tadi sebagai berikut :


8/9

Berdasarkan gambar kurva tersebut dapat diketahui bahwa respon yang terjadi

belum sesuai dengan respon yang diharapkan karna rise time nya masih terlalu

kecil dan settling time nya masih kurang. Jadi agar responnya mendekati set

point maka nilai Kc diturunkan agar rise time semakin cepat, kemudian nilai

Td dinaikkan agar mencapai settling time dengan cepat.

Setelah nilai di tuning maka dipeloreh gambar gelombang sebagai berikut.

Dengan data hasil Tuning pada modul PID berdasarkan gambar output yang

diperoleh sesuai gambar diatas, yaitu


9/9

Setelah stabil pada modul diberi gangguan sesaat sehumgga terlihat pada

grafik dibawah respon akan menjauhi set point, dan ketika gangguantersebut

dilepas maka respon akan mendekati lagi set point yang tujuannya untuk

menyesuaikan kecepatan flow terhadap set point. Jadi setelah gangguan

dilepas maka system akan langsung otomatis berubah agar sesuai dengan set

point.

VI. Kesimpulan

Dalam system kendali digital plant flow untuk mendesain respon yang baik

kita harus mencari nilai parameter g, , d dan mendapatkan nilai Kc,Kd, Ki,Ti,dan Td.

Desain kendali digital plant modul digunakan untuk mendapatkan agar respon

sesuai atau mendekati set point atau agar mendekati nilai yang diinginkan

dengan mengatur besar nilai Kc Ti dan Td di PID Controler

Mempercepat rise time maka nilai Ti dinaikkan Kc diturunkan, untuk

mengurangi overshot respon flow maka nilai Kc dikecelikan, , dan Ti dan Td

dinaikkan Pada saat rangkaian close-loop yaitu dengan adanya feedback saat terjadi

perubahan atau gangguan pada tank atau pipa air maka PID akan secara

otomatis menstabilkan aliran flow agar sesuai dengan yang disetting.

Pada saat diberi gangguan respon akan berubah dan menjauhi set poin point

dan setelah dilepas makan system akan secara langsung agar kecepatan flow

sesuai dengan set point

Laporan Skd (Kendali Flow Dengan Coohen Coon)-Daniel Sinurat_141311039

Documents

Transcript of Laporan Skd (Kendali Flow Dengan Coohen Coon)-Daniel Sinurat_141311039