Metoda Penalaan Pengendali PID Poppy D. Lestari, S.Si, MT Jurusan Teknik Elektro Universitas Islam Negeri SUSKA 2009

Tujuan Sesi Mengetahui pengertian penalaan pengendali (controller tuning). Dapat menggunakan metoda penalaan PID untuk aplikasi kendali proses. TEL-2419 Sistem Kendali

Pendahuluan (1) Penalaan Pengendali (Controller tuning) Suatu proses pengaturan yang sistematis terhadap parameter pengendali untuk menghasilkan performansi sistem kendali yang diinginkan. Penalaan kendali PID Merupakan persoalan untuk memilih kombinasi terbaik dari aksi P, I dan D untuk menghasilkan performansi yang diinginkan. TEL-2419 Sistem Kendali

Pendahuluan (2) Kriteria performansi untuk sistem lup tertutup: Stabil. Pengaruh gangguan minimal. Respons cepat dan ‘halus’ terhadap perubahan setpoint. Tidak ada offset. Aksi keluaran pengendali tidak berlebih. Tegar (robust) terhadap adanya kesalahan pemodelan. Trade-off dalam permasalahan kendali: Penjejakan setpoint vs. penghilangan gangguan (disturbance rejection). Ketegaran (robustness) vs. performansi. TEL-2419 Sistem Kendali

Pendahuluan (3) Bagaimana kita tahu kalau sudah ditala ? Proses tidak meluber/meledak  Harga pengukuran proses mendekati setpoint. Anda membeli pengendali baru yang mempunyai algoritma PID yang berbeda. TEL-2419 Sistem Kendali

Pendahuluan (4) Permasalahan Solusi Kita telah mengetahui pengaruh masing-masing mode PID terhadap respons lup tertutup. Namun, berapa harga berapa mode P, I dan D kita pilih untuk mulai penalaan ? Solusi Jika proses telah ditala sebelumnya, gunakan harga pengendali PID yang sedikit berbeda dari sebelumnya. Jika hasilnya belum memuaskan, gunakan metoda penalaan pengendali PID yang sesuai dengan aplikasi kendali proses. TEL-2419 Sistem Kendali

Pendahuluan (5) Perhatian: Semua metoda penalaan seharusnya digunakan untuk pengesetan harga awal saja dan fine tuning harus dilakukan!!! TEL-2419 Sistem Kendali

Metoda Tala Lup Terbuka Ziegler-Nichols (1) Diajukan pada tahun 1942 oleh J. G. Ziegler dan N. B. Nichols dari Taylor Instruments (sekarang bagian dari ABB instrumentation di Rochester, N.Y.) 2 Dilakukan pada model manual. Menghubungkan parameter proses (waktu tunda, penguatan proses dan konstanta waktu) dengan parameter pengendali (penguatan pengendali dan waktu reset) Digunakan pada proses orde-1 dengan waktu tunda. 2) J. G. Ziegler and N. B. Nichols, Optimum Setting for Automatic Controllers, Trans. ASME,Vol. 64, pp. 759-768, 1942. TEL-2419 Sistem Kendali

Metoda Tala Lup Terbuka Ziegler-Nichols (2) Prosedur Jalankan sistem kendali pada mode manual (tanpa umpan balik). Atur keluaran proses secara manual sampai mencapai setpoint (= start-up control loop). Beri perubahan step secara manual dari keluaran pengendali (CO) (umumnya 5 – 10 % atau tergantung dari penguatan proses). Tunggu sampai variabel proses (PV) berada pada kondisi tunak. TEL-2419 Sistem Kendali

Metoda Tala Lup Terbuka Ziegler-Nichols (3) Tentukan parameter-parameter proses (waktu tunda, penguatan proses dan konstanta waktu) dari grafik keluaran proses. TEL-2419 Sistem Kendali

Metoda Tala Lup Terbuka Ziegler-Nichols (4) Setelah parameter proses diperoleh, parameter PID dapat dihitung menggunakan tabel berikut: TEL-2419 Sistem Kendali

Metoda Tala Lup Tertutup Ziegler-Nichols (1) Diajukan pada tahun 1942 oleh J. G. Ziegler dan N. B. Nichols dari Taylor Instruments (sekarang bagian dari ABB instrumentation di Rochester, N.Y.) Dikenal juga sebagai metoda continuous cycling atau ultimate gain. Diajukan untuk digunakan pada proses orde-1 dengan waktu tunda. TEL-2419 Sistem Kendali

Metoda Tala Lup Tertutup Ziegler-Nichols (2) Prosedur Gunakan kendali P-only; set P sekecil mungkin dan Tm sebesar mungkin dan D = 0. Atur keluaran sistem secara manual menuju setpoint (= start-up control loop). Set CO menjadi harga bias b dan ubah ke dalam mode operasi otomatis. Secara perlahan, naikkan harga P sampai keluaran proses mengalami osilasi harmonik. Jika memungkinkan, lakukan perubahan step terhadap setpoint agar lup tertutup berosilasi. Catat harga P sebagai koefisien kritis dari aksi-proporsional Pcrit TEL-2419 Sistem Kendali

Metoda Tala Lup Tertutup Ziegler-Nichols (3) Prosedur (lanjutan) Hitung perioda osilasi tcrit, jika memungkinkan, hitung harga rata-rata dari beberapa perioda osilasi. TEL-2419 Sistem Kendali

Metoda Tala Lup Tertutup Ziegler-Nichols (4) Prosedur (lanjutan) Setelah harga Pcrit dab tcrit telah diperoleh, parameter PID dapat dihitung dengan menggunakan tabel berikut: Controller P Tm D P only 0.5 Pcrit - PI 0.45 Pcrit 0.833 tcrit PID 0.6 Pcrit 0.5 tcrit 0.125 tcrit TEL-2419 Sistem Kendali

Metoda Tala Lup Tertutup Ziegler-Nichols (5) Modifikasi Parameter Tala Lup Tertutup Ziegler-Nichols Controller P Im D PID original 0.6 Pcrit 0.5 tcrit 0.125 tcrit PID some overshoot 0.33 Pcrit 0.33 tcrit PID no overshoot 0.2 Pcrit 0.3 tcrit TEL-2419 Sistem Kendali

Metoda Tala Lup Tertutup Ziegler-Nichols (6) Contoh Pc = 0.95 tc = 12 4e-3.5s Gp(s) = 7s+1 Controller P Im D PID original 0.57 6.0 1.5 PID some overshoot 0.31 0.4 PID no overshoot 0.19 4.0 TEL-2419 Sistem Kendali

Ringkasan Sesi Penalaan pengendali PID dilakukan dengan memilih kombinasi terbaik dari aksi P, I dan D untuk menghasilkan performansi yang diinginkan. Penalaan pengendali PID dapat dilakukan secara manual dengan melakukan uji terhadap plant (plant test). TEL-2419 Sistem Kendali