Materi Kuliah Pengenalan Pengaturan

Materi Kuliah Pengenalan Pengaturan

Bab 1 Sistem Pengaturan 
Sistem Pengaturan: Sistem yang terdiri dari beberapa elemen sistem yang dapat mengendalikan/mengatur suatu besaran tertentu.
Elemen Sistem :
Plant, Proses, Sensor, Aktuator dll
PPT Preview | Download

Bab 2 Transformasi Laplace dan Diagram Blok
Transformasi Laplace: Mentransformasi fungsi dari sistem fisis ke fungsi variabel kompleks S.
PPT Preview | Download

Bab 3 Sistem Respon
PPT Preview | Download

Bab 4 Sistem Respon (2)
Untuk menentukan respon order-dua, kita perlu mendefinisikan beberapa ukuran kinerja bedasarkan kurva respon underdamped. Spesifikasi-spesifikasi tersebut adalah :

Peak Time Tp : waktu yang diperlukan untuk mencapai peak pertama, atau maksimum.

Persen Overshoot %OS : jumlah gelombang yang melakukan overshoot terhadap steady-state atau nilai akhir pada waktu puncak, diekspresikan dalam bentuk prosentase terhadap nilai steady-state.

Settling time Ts : besarnya waktu yang diperlukan oleh osilasi teredam (damped) transien untuk bertahan pada ±2% nilai akhir.

Rise Time Tr : waktu yang diperlukan untuk perubahan dari 10% menjadi 90% nilai akhir.
PPT Preview | Download

Bab 5 Sistem Respon (3)
Sebelumnya telah dijelaskan mengenai hubungan antara spesikasi peak-time, rise-time, settling-time, dan prosentase overshoot terhadap frekuensi natural dan rasio damping dari sistem order-ke dua underdamped. Selanjutnya hal ini perlu dihubungkan dengan lokasi pole pada bidang - s. Jika hal ini dilakukan, kita dapat menentukan lokasi pole yang memenuhi respons tertentu. Dengan demikian kita dapat memecahkan masalah yang dinamakan masalah "sintesis".
PPT Preview | Download

Bab 6 Sistem Respon (4)
Pada bagian sebelumnya, telah dibahas cara menghitung respon transien pada sistem order-satu dan dua, berdasarkan fungsi transfer mereka. Hal ini selanjutnya akan digunakan untuk sistem kontrol umpan balik. Rincian pembahasan adalah :

- Fungsi transfer untuk sistem umpan-balik umum
- Sistem umpan-balik unity-gain, yang disebut bentuk kanonik
- Efek penguatan terhadap respon sistem dengan bentuk fungsi transfer yang sama seperti sistem kontrol posisi azimuth antena.
- Memperkenalkan root locus
PPT Preview | Download

Bab 7 Stabilitas
Stabilitas merupakan spesifikasi sistem yang paling penting. Jika suatu sistem tidak stabil, kinerja transien dan steady-state errors menjadi inti masalah. Sistem yang tidak stabil tidak dapat didisain agar memiliki respon-transien dan steady-state errors tertentu.
PPT Preview | Download

Bab 8 Stabilitas (2)
Untuk mengetahui stabilitas suatu sistem, kita tidak perlu mencari lokasi aktual pole, namun cukup dengan melihat sign-nya, yang akan menunjukkan apakah pole berada di RHP (right-half-plane) atau LHP (left-halp-plane).
Kriteria Hurwitz dapat digunakan untuk mengetahui instabilitas sistem, tapi tidak cukup untuk memastikan stabilitas sistem.
Kriteria Routh-Hurwitz adalah metode yang efektif untuk menguji kestabilan sistem. Kriteria ini juga dapat menunjukkan jumlah pole pada RHP atau pada sumbu
imajiner.Tes stabilitas yang handal untuk segala bentuk kasus dapat digunakan dalam proses disain untuk memastikan kestabilan sistem, misalnya untuk memantau kapan sistem mulai tidak stabil jika gain terus ditingkatkan.
Penggunaan tes stabilitas dalam disain dinamakan disain untuk stabilitas relatif.
PPT Preview | Download

Bab 9 Steady State
Dari elemen-elemen analisis terlihat adanya hubungan antara kinerja transien dan lokasi pole pada bidang-s. Pada pembahasan yang lalu terlihat bahwa pole-pole yang berada pada right-half plane (RHP) mengindikasikan bahwa sistem instabil.
Telah dibahas juga metode uji Routh-Hurwitz, yang menunjukkan hubungan antara koefisien-koefisien persamaan karakteristik sistem dan stabilitas sistem.
Selanjutnya, akan dibahas cara pengujian kinerja steady-state. Akan dibahas mengenai steady-state errors, input ramp dan parabolik, dan dihubungkan jenis-jenis error dengan diagram blok sistem kontrol.
PPT Preview | Download

Bab 10 Steady State (2)
Pada pelajaran yang lalu, telah dibahas tentang kinerja steady-state dan bagaimana hubungannya dengan analisis dan disain sistem kontrol :

mendefinisikan error sistem
mengenali tiga test-input yang masing-masing digunakan untuk menentukan kinerja steady-state error
mendefinisikan error sistem untuk sistem kontrol umpan-balik unity-gain
melihat bahwa steady-state-step error untuk kontrol sistem bernilai nol hanya jika fungsi transfer open-loop memiliki integrator.

Pada bagian ini akan digunakan "teorema nilai akhir" (final value theorem) untuk mendefinisikan steady-state error secara matematis untuk sistem kontrol umpan-balik unity-gain dalam konteks fungsi transfer open-loop. Hasilnya akan digunakan untuk menghitung steady-state error untuk input step, ramp, dan parabolic dan mendefinisikan istilah "static error constant" dan "system type number", yang akan digunakan untuk mengetahui kinerja steady-state.
PPT Preview | Download

Bab 11 Kompensasi Dinamik
Kita harus tahu bagaimana menginterpretasikan suatu spesifikasi sistem seperti :
“Suatu sistem kontrol harus memiliki kesalahan kecepatan keadaan tunak sebesar 10 %, waktu naik yang lebih cepat daripada 0,1 detik dan lewatan sebesar 5 % atau kurang” dalam batasan-batasan stabilitas yang dikehendaki, lokasi harga-harga kutub lup tertutup dan jenis sistem
PPT Preview | Download

Bab 12 Kompensasi Umpan Balik Kecepatan
Jika kita menguji persamaan karakteristik lup tertutup untuk sistem kontrol yang dideskripsikan di atas kita mencatat bahwa peredaman (dampind) bergantung kepada nilai dalam suku s. Jika kita menaikkan K, kita juga menaikkan ω n yang karena nilai koefisien suku s tidak bergantung kepada K, maka menyebabkan ζ berkurang. Untuk mengatasi hal ini kita perlu secara artifisial menambah koefisien peredaman untuk menyeimbangkan pengaruh penguatan yang bertambah
PPT Preview | Download

Bab 13 Tempat Kedudukan Akar
- Definisi tempat kedudukan akar (root locus)
- Bagaimana membuat sketsa root locus
- Bagaimana menghaluskan sketsa root locus
- Bagaimana menggunakan root locus untuk mendapatkan harga-harga kutub (poles) fungsi alih lup tertutup
- Bagaimana menggunakan root locus untuk mendeskripsikan secara kuantitatif perubahan-perubahan dalam respon transien dan stabilitas suatu sistem jika penguatan lup terbuka divariasikan
PPT Preview | Download

Bab 14 Rootlocus
Dalam pembahasan yang lalu, kita telah memperkenalkan root locus yaitu suatu metode yang menganalisis performansi lup tertutup suatu sistem kontrol yang memberikan pengetahuan mengenai poles dan zeros yang dimiliki sistem tersebut. Kita telah menemukan bahwa root locus adalah suatu diagram yang sederhana yang menunjukkan lintasan-lintasan sepanjang pergerakan poles lup tertutup jika kita memvariasikan beberapa parameter persamaan karakteristik lup tertutup (paling sering divariasikan adalah penguatan lup terbuka). Kita juga menelaah analisis vektor kompleks yang mendasari pengembangan teori root locus. Dalam pembahasan ini, kita akan mendefinisikan keadaan-keadaan spesifik (properties) root locus yang memungkinkan kita untuk secara cepat membuat sketsa lintasan-lintasan yang dilalui oleh poles lup tertutup. Dalam pembahasan mendatang kita akan mendefinisikan aturan-aturan dasar yang digunakan untuk membuat sketsa diagram root locus. Kita akan menyampaikan beberapa contoh dalam rangka mengilustrasikan titik-titik utama.
PPT Preview | Download

Bab 15 Rootlocus (2)
Dalam pembahasan sebelumnya kita telah mengembangkan kriteria sudut dan penguatan (gain) root locus, keadaan-keadaan spesifik root locus yang memungkinkan kita untuk mendefinisikan 5 aturan sederhana untuk membuat sketsa root locus dengan memberikan pengetahuan mengenai poles dan zeros lup terbuka dari suatu sistem kontrol. Dalam pembahasan ini kita menggarisbawahi beberapa aturan lagi yang memungkinkan untuk memperhalus sketsa sehingga kita dapat secara akurat menentukan titik-titik break-in dan break-out yang terjadi di sumbu riil, dan di mana root locus memotong sumbu imajiner. Aturan-aturan untuk membuat sketsa lebih akurat, seperti sudut-sudut keberangkatan (departure) dari suatu pole kompleks dan tiba (arrival) di suatu zero kompleks disebutkan tetapi tidak didefinisikan . Sebagaimana kita tertarik dalam penggunaan root locus untuk analisis maka kita menguji bagaimana root locus dapat dikalibrasikan dan bagaimana ia dapat digunakan untuk kompensasi faktor penguatan (gain).
PPT Preview | Download

Bab 16 Rootlocus (3)
Dalam pembahasan yang lalu kita telah menyelesaikan pelajaran kita mengenai root locus dan analisis dan disain sistem kontrol dengan berbasiskan kepada lokasi-lokasi poles dan zeros. Metode root locus dan metode-metode analisis dan disain yang membutuhkan pengetahuan mengenai pole lup terbuka yang dimiliki sistem dikenal sebagai metode-metode respon waktu. Suatu sudut pandang alternatif yang juga relevan untuk sistem-sistem linier yang didefinisikan oleh fungsi alih yang dimiliki adalah kelompok metode respon frekuensi. Metode ini mempelajari perilaku sistem yang dilakukan melalui pengukuran-pengukuran respon sinusoidal (atau harmonis). Stabilitas, performansi keadaan tunak (steady-state) dan respon transien dapat ditentukan dari pengukuran-pengukuran respon frekuensi terhadap plant dan aktuator dan pengetahuan mengenai respon frekuensi lup terbuka akan mengantarkan kita ke disain sistem lup tertutup. Kita akan mengkonsentrasikan diri dalam 4 topik penting yaitu

- Respon frekuensi lup terbuka
- Kriteria kestabilan Nyquist yang disederhanakan
- Gain margin dan phase margin
- Perkiraan kestabilan dengan diagram Bode
PPT Preview | Download