Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Selamat Datang Dalam Kuliah Terbuka Ini 1. Kuliah terbuka kali ini berjudul “Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan s” 2.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Selamat Datang Dalam Kuliah Terbuka Ini 1. Kuliah terbuka kali ini berjudul “Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan s” 2."— Transcript presentasi:

1 Selamat Datang Dalam Kuliah Terbuka Ini 1

2 Kuliah terbuka kali ini berjudul “Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan s” 2

3 Disajikan oleh Sudaryatno Sudirham melalui 3

4 Pengantar Kita telah melihat bahwa analisis di kawasan fasor lebih sederhana dibandingkan dengan analisis di kawasan waktu karena tidak melibatkan persamaan diferensial melainkan persamaan-persamaan aljabar biasa. Akan tetapi analisis tersebut terbatas hanya untuk sinyal sinus dalam keadaan mantap. Berikut ini kita akan mempelajari analisis rangkaian di kawasan s, yang dapat kita terapkan pada rangkaian dengan sinyal sinus maupun bukan sinus, keadaan mantap maupun keadaan peralihan. 4

5 Isi Kuliah: 1.Transformasi Laplace 2.Analisis Menggunakan Transformasi Laplace 3.Fungsi Jaringan 4.Tanggapan Frekuensi Rangkaian Orde-1 5.Tanggapan Frekuensi Rangkaian Orde-2 5

6 Transformasi Laplace 6 Pada sesi pertama ini kita akan mempelajari

7 Perhitungan rangkaian akan memberikan kepada kita hasil yang juga merupakan fungsi s. Jika kita perlu mengetahui hasil perhitungan dalam fungsi t kita dapat mencari transformasi balik dari pernyataan bentuk gelombang sinyal dari kawasan s ke kawasan t. Pada langkah awal kita akan berusaha memahami transformasi Laplace beserta sifat-sifatnya. Melalui transformasi Laplace ini, berbagai bentuk gelombang sinyal di kawasan waktu yang dinyatakan sebagai fungsi t, dapat ditransformasikan ke kawasan s menjadi fungsi s. Jika sinyal diyatakan sebagai fungsi s, maka pernyataan elemen rangkaian pun harus disesuaikan dan penyesuaian ini membawa kita pada konsep impedansi di kawasan s. 7

8 Dalam pelajaran Analisis di Kawasan s, kita akan melakukan transformasi pernyataan fungsi dari kawasan t ke kawasan s melalui Transformasi Laplace, yang secara matematis didefinisikan sebagai suatu integral Fungsi waktu s adalah peubah kompleks: s =  + j  Batas bawah integrasi adalah nol yang berarti bahwa kita hanya meninjau sinyal-sinyal kausal Transformasi Laplace Dalam pelajaran Analisis Rangkaian di kawasan fasor, kita melakukan transformasi fungsi sinus (fungsi t) ke dalam bentuk fasor melalui relasi Euler. 8

9 Sebelum membahas Taransformasi Laplace lebih lanjut, kita akan mencoba memahami proses apa yang terjadi dalam transformasi ini. Kita lihat bentuk yang ada di dalam tanda integral, yaitu Fungsi waktu Eksponensial kompleks Meredam f(t) jika  > 0 bentuk sinusoidal 9 Jadi perkalian f(t) dengan faktor eksponensial kompleks menjadikan f(t) berbentuk sinusoidal teredam. Sehingga integral dari 0 sampai  mempunyai nilai limit, dan bukan bernilai tak hingga. Kita lihat sekarang Transformasi Laplace

10 Bentuk gelombang sinyal yang kita hadapi dalam rangkaian listrik tersusun dari tiga bentuk gelombang dasar yaitu: (1) anak tangga, (2) eksponensial, dan (3) sinusoidal sinus teredam (1) (2) (3) 10 Jadi semua bentuk gelombang yang kita temui dalam rangkaian listrik, setelah dikalikan dengan e  st dan kemudian diintegrasi dari 0 sampai  akan kita peroleh F(s) yang memiliki nilai limit.

11 Contoh: Jika f(t) adalah fungsi tetapan f(t) = Au(t) Dalam contoh fungsi anak tangga ini, walaupun integrasi memiliki nilai limit, namun teramati bahwa ada nilai s yang memberikan nilai khusus pada F(s) yaitu s = 0. Pada nilai s ini F(s) menjadi tak menentu dan nilai s yang membuat F(s) tak menentu ini disebut pole. Re Im X Posisi pole diberi tanda X s adalah besaran kompleks. Posisi pole di bidang kompleks dalam contoh ini dapat kita gambarkan sebagai berikut. f(t)f(t) 0 Au(t)Au(t) t 11

12 f(t) = Ae   t u(t) Jika f(t) adalah fungsi exponensial Contoh: t f(t)f(t) Ae -at u(t) Untuk s = , nilai F(s) menjadi tak tentu. s =  ini adalah pole Re Im X Posisi Pole diberi tanda X Penggambaran pada bidang kompleks: 12

13 Contoh: Jika f(t) adalah fungsi cosinus f(t) = Acos  t u(t) relasi Euler: t f(t)f(t) Acos  t u(t) Untuk s = 0, nilai F(s) menjadi nol. Nilai s ini disebut zero Untuk s 2 =  2, atau nilai F(s) menjadi tak tentu. Nilai s ini merupakan pole Penggambaran pada bidang kompleks Zero diberi tanda O Pole diberi tanda X Re Im X X O 13

14 Salah satu sifat Transformasi Laplace yang sangat penting adalah Sifat Unik Sifat ini dapat dinyatakan sebagai berikut: Jika f(t) mempunyai transformasi Laplace F(s) maka transformasi balik dari F(s) adalah f(t). Sifat ini memudahkan kita untuk mencari F(s) dari suatu fungsi f(t) dan sebaliknya mencari fungsi f(t) dari dari suatu fungsi F(s) dengan menggunakan tabel transformasi Laplace. Mencari fungsi f(t) dari suatu fungsi F(s) disebut mencari transformasi balik dari F(s). Tabel berikut ini memuat pasangan fungsi f(t) dan fungsi F(s). Walaupun hanya memuat beberapa pasangan, namun untuk keperluan kita, tabel ini sudah dianggap cukup. 14

15 ramp teredam : [ t e  at ] u(t) ramp : [ t ] u(t) sinus tergeser : [sin (  t +  )] u(t) cosinus tergeser : [cos (  t +  )] u(t) sinus teredam : [e  at sin  t] u(t) cosinus teredam : [e  at cos  t] u(t) sinus : [sin  t] u(t) cosinus : [cos  t] u(t) eksponensial : [e  at ]u(t) anak tangga : u(t) 1 impuls :  (t) Pernyataan Sinyal di Kawasan s L [f(t)] = F(s) Pernyataan Sinyal di Kawasan t f(t) Tabel Transformasi Laplace 15

16 Sifat-Sifat Transformasi Laplace 16

17 Sifat Unik Sifat ini dapat dinyatakan sebagai berikut: Jika f(t) mempunyai transformasi Laplace F(s) maka transformasi balik dari F(s) adalah f(t). Dengan kata lain Jika pernyataan di kawasan s suatu bentuk gelombang v(t) adalah V(s), maka pernyataan di kawasan t suatu bentuk gelombang V(s) adalah v(t). 17

18 Sifat Linier Karena transformasi Laplace adalah sebuah integral, maka ia bersifat linier. Transformasi Laplace dari jumlah beberapa fungsi t adalah jumlah dari transformasi masing-masing fungsi. Jika maka transformasi Laplace-nya adalah dengan F 1 (s) dan F 2 (s) adalah transformasi Laplace dari f 1 (t) dan f 2 (t). Bukti: 18

19 Fungsi yang merupakan integrasi suatu fungsi t Misalkan maka bernilai nol untuk t =  karena e  st = 0 pada t , bernilai nol untuk t = 0 karena integral yang di dalam tanda kurung akan bernilai nol (intervalnya nol). Jika, maka transformasi Laplacenya adalah Bukti: 19

20 Fungsi yang merupakan diferensiasi suatu fungsi Misalkan maka bernilai nol untuk t =  karena e  st = 0 untuk t   bernilai  f(0) untuk t = 0. Jika maka transformasi Laplacenya adalah Bukti: Ini adalah nilai f 1 (t) pada t = 0 20

21 Translasi di Kawasan t Jika transformasi Laplace dari f(t) adalah F(s), maka transformasi Laplace dari f(t  a)u(t  a) untuk a > 0 adalah e  as F(s). Translasi di Kawasan s Jika transformasi Laplace dari f(t) adalah F(s), maka transformasi Laplace dari e  t f(t) adalah F(s +  ). 21

22 Pen-skalaan (scaling) Jika transformasi Laplace dari f(t) adalah F(s), maka untuk a > 0 transformasi dari f(at) adalah Nilai Awal dan Nilai Akhir 22

23 konvolusi : nilai akhir : nilai awal : penskalaan : translasi di s : translasi di t: A 1 F 1 (s) + A 2 F 2 (s)linier : A 1 f 1 (t) + A 2 f 2 (t) diferensiasi : integrasi : A 1 F 1 (s) + A 2 F 2 (s)linier : A 1 f 1 (t) + A 2 f 2 (t) Pernyataan F(s) =L[f(t)]Pernyataan f(t) Tabel Sifat-Sifat Transformasi Laplace 23

24 Transformasi Laplace Diagram pole – zero Transformasi Balik 24

25 CONTOH: Carilah transformasi Laplace dari bentuk gelombang berikut: Mencari Transformasi Laplace a) Dari tabel transformasi Laplace: f(t) = [cos  t] u(t) Penyelesaian: b) Dari tabel transformasi Laplace: f(t) = [sin  t] u(t) c) Dari tabel transformasi Laplace: f(t) = [e  at ]u(t) 25

26 CONTOH: Gambarkan diagram pole-zero dari Mencari Diagram pole-zero Re Im Re Im +j1,8 22  j1,8 a). Fungsi ini mempunyai pole di s =  1 tanpa zero tertentu. b). Fungsi ini mempunyai zero di s =  2 Sedangkan pole dapat dicari dari c). Fungsi ini tidak mempunyai zero tertentu sedangkan pole terletak di titik asal, s = 0 + j0. Re Im  11 26

27 Transformasi balik adalah mencari f(t) dari suatu F(s) yang diketahui. Mencari Transformasi Balik Akan tetapi pada umumnya F(s) berupa rasio polinomial yang bentuknya tidak sesederhana dan tidak selalu ada pasangannya seperti dalam tabel. Untuk mengatasi hal itu, F(s) kita uraikan menjadi suatu penjumlahan dari bentuk-bentuk yang ada dalam tabel, sehingga kita akan memperoleh f(t) sebagai jumlah dari transformasi balik setiap uraian. Hal ini dimungkinkan oleh sifat linier dari transformasi Laplace Jika F(s) yang ingin dicari transformasi baliknya ada dalam tabel transformasi Laplace yang kita punyai, pekerjaan kita cukup mudah. 27

28 Bentuk Umum F(s) Jika ada pole-pole yang bernilai sama kita katakan bahwa F(s) mempunyai pole ganda. Dalam bentuk umum ini jumlah pole lebih besar dari jumlah zero, Jadi indeks n > m Bentuk umum fungsi s adalah Jika F(s) memiliki pole yang semuanya berbeda, p i  p j untuk i  j, dikatakan bahwa F(s) mempunyai pole sederhana. Jika ada pole yang berupa bilangan kompleks kita katakan bahwa F(s) mempunyai pole kompleks. 28

29 Fungsi Dengan Pole Sederhana F(s) merupakan kombinasi linier dari beberapa fungsi sederhana. k 1, k 2,…..k n di sebut residu. Jika semua residu sudah dapat ditentukan, maka Bagaimana cara menentukan residu ? Apabila F(s) hanya mempunyai pole sederhana, maka ia dapat diuraikan sebagai berikut 29

30 Jika kita kalikan kedua ruas dengan (s  p 1 ), faktor (s  p 1 ) hilang dari ruas kiri, dan ruas kanan menjadi k 1 ditambah suku-suku lain yang semuanya mengandung faktor (s  p 1 ). k 2 diperoleh dengan mengakalikan kedua ruas dengan (s  p 2 ) kemudian substitusikan s = p 2, dst. Jika kemudian kita substitusikan s = p 1 maka semua suku di ruas kanan bernilai nol kecuali k 1 Cara menentukan residu: Dengan demikian kita peroleh k 1 30

31 CONTOH: Carilah f(t) dari fungsi transformasi berikut. 31

32 CONTOH: Carilah f(t) dari fungsi transformasi berikut. 32

33 CONTOH: Carilah f(t) dari fungsi transformasi berikut. masukkan s = 0 masukkan s =  4 masukkan s =  1 33

34 Dalam formulasi gejala fisika, fungsi F(s) merupakan rasio polinomial dengan koefisien riil. Jika F(s) mempunyai pole kompleks yang berbentuk p =  + j , maka ia juga harus mempunyai pole lain yang berbentuk p* =   j  ; sebab jika tidak maka koefisien polinomial tersebut tidak akan riil. Jadi untuk sinyal yang secara fisik kita temui, pole kompleks dari F(s) haruslah terjadi secara berpasangan konjugat. Residu k dan k* juga merupakan residu konjugat sebab F(s) adalah fungsi rasional dengan koefisien rasional. Residu ini dapat kita cari dengan cara yang sama seperti mencari residu pada uraian fungsi dengan pole sederhana. Fungsi Dengan Pole Kompleks Oleh karena itu uraian F(s) harus mengandung dua suku yang berbentuk 34

35 Transformasi balik dari dua suku dengan pole kompleks adalah 35

36 CONTOH: Carilah transformasi balik dari Memberikan pole sederhana di s = 0 memberi pole kompleks 36

37 Pada kondisi tertentu, F(s) dapat mempunyai pole ganda. Penguraian F(s) yang demikian ini dilakukan dengan “memecah” faktor yang mengandung pole ganda dengan tujuan untuk mendapatkan bentuk fungsi dengan pole sederhana yang dapat diuraikan seperti contoh sebelumnya. pole ganda pole sederhana Fungsi Dengan Pole Ganda 37 Uraikan menjadi:

38 38 Maka: sehingga:

39 CONTOH: Tentukan transformasi balik dari fungsi: 39

40 Kuliah Terbuka Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan s Sesi 1 Sudaryatno Sudirham 40


Download ppt "Selamat Datang Dalam Kuliah Terbuka Ini 1. Kuliah terbuka kali ini berjudul “Analisis Rangkaian Listrik di Kawasan s” 2."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google