Presentasi AVR pertemuan ke-2

1. 1
Karakteristik Proses
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

2. 2
PROSES SEBAGAI PENYIMPAN ENERGI
• Effort dan Through variables menentukan energi yang ditransfer dalam
proses
• Energi adalah besaran kontinyu -> dapat dideferensialkan.
• Jumlah Komponen penyimpan energi menyatakan orde proses
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

3. 3
Contoh :
 Induktor L : menyimpan energi magnetik
 Kapasitor C : menyimpan energi elektrik
 Resistor R : membuang energi, dan tidak bisa menyimpan energi
 R,L,C adalah parameter proses
 Jumlah komponen penyimpan energi menentukan orde dari sistem
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

4. 4
Analogi Sistem Fisik
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

5. 5
Proses Orde Nol
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

6. 6
PROSES ORDE SATU (Self – Regulating)
Persamaan Dinamika ( Dilinearisasi )
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

7. 7
PROSES DENGAN WAKTU TUNDA
Contoh : Ban berjalan, aliran dalam
pipa yang panjang
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

8. 8
PROSES ORDE DUA
Memiliki 2 (dua) komponen penyimpan energi
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

9. 9
DINAMIKA PENGONTROL
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

10. 10
Pengontrol
Pengontrol On-Off
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

11. 11
Karakteristik Pengontrol On - Off
• Pengontrol berharga murah
• Aktuator on-off (misal: solenoid valve) lebih murah
dari pada aktuator linier (misal: control valve)
• Sistem kontrol lebih handal (reliable)
• Instalasi dan penyesuaian (adjustment) mudah
dilakukan
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

12. 12
Sistem Kontrol On-Off
berosilasi di sekitar harga setpoint
(limit cycle)
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

13. 13
Pengontrol PROPOSIONAL
• KP membesar, respons makin cepat
• Selalu terjadi offset, tetapi dapat dikoreksi melalui
manual reset
• Memadai untuk proses dengan kapasitansi kecil
• Jika beban berubah akan timbul offset
• Untuk proses berorde tinggi, KP yang terlalu besar akan
menyebabkan osilasi
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

14. 14
Pengontrolan P pada Proses Berorde Satu
(Close Loop)
• KP membesar : respons makin cepat & offset mengecil
• Tidak terjadi OverShoot
• KP perlu diatur sebesar mungkin
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

15. 15
Pengontrolan P pada Proses Berode Dua
Jika KP membesar :
• Respon makin cepat, Offset mengecil
• Dapat terjadi overshoot dan osilasi
Pada sistem berorde tinggi
dan mengandung waku tunda,
KP yang besar dapat membuat
sistem tidak stabil
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

16. 16
Pengontrol Integral
• Dapat menghilangkan offset
• Respon sistem menjadi lebih lambat
• “Wind – up yang disebabkan oleh error yang konstan
dapat terjadi antara lain :
- perpindahan dari manual ke otomatis
- sensor/transducer tidak berfungsi
- valve menutup pada kondisi shutdown
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

17. 17
Pengontrol Proportional + Derivative (PD)
Efek P : mempercepat response, terjadi offset (pada proses berorde
tinggi dapat terjadi osilasi dan bisa membuat tidak stabil)
Efek D : meningkatkan kestabilan, redaman membesar
Efek PD: respons cepat, overshoot dan offset kecil
Digunakan untuk proses yang lambat, misal pada
pengontrolan temperatur
Tidak dianjurkan untuk proses yang banyak
gangguan/noise, seperti pada pengontrolan flow
Pengontrolan Derivative saja tidak pernah digunakan, karena
memperkuat noise (sinyal frekuensi tinggi)
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

18. 18
TD kecil, redaman kecil, respons bisa berosilasi
TD besar, redaman besar, sistem lebih stabil
Selalu terjadi offset, besar offset ditentukan oleh KP
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

19. 19
Penalaan Pengontrol PD
Penalaan PD lebih sulit dibanding PI, perlu dilakukan berulang-ulang:
1. Aksi Derivative dibuat minimum (TD diatur sekecil mungkin)
2. Proportional Gain KP diperbesar/diatur sehingga diperoleh
respons yang cepat dengan overshoot yang kecil
3. Derivative time TD diperbesar/diatur untuk menghilangkan
overshoot
4. Ulangi langkah 2 dan 3 hingga dicapai respons yang cepat.
tanpa overshoot dan offset sekecil mungkin
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

20. 20
Penalaan Pengontrol PD
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

21. 21
Pengontrol Proposional + Integral (PI)
Efek P : mempercepat response, terjadi offset
(pada proses berorde tinggi dapat terjadi osilasi
dan bisa membuat tidak stabil)
Efek I : menghilangkan offset, respons lebih lambat
Efek PI: respons cukup cepat, offset dihilangkan
Pada sistem berorde tinggi dan mengandung waku tunda,
pemilihan PI yang tidak tepat dapat membuat sistem tidak stabil
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

22. 22
Penalaan Pengontrolan PI (1)
TI kecil, response bisa berosilasi
TI besar, response semakin lambat
1. Aksi Integral dibuat minimum (TI diatur sebesar mungkin)
2. Proportional Gain KP diatur sehingga diperoleh respons yang
paling baik, yaitu cepat dan tanpa overshoot. (overshoot mengacu
pada harga mantap, bukan harga setpoint)
3. Integral/Reset time TI disesuaikan sehingga offset menjadi nol
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

23. 23
Penalaan Pengontrolan PI (2)
Untuk mencapai kriteria quarter decay ratio:
1. Aksi Integral dibuat minimum (TI diatur sebesar mungkin)
2. Proportional Gain KP diatur sehingga diperoleh respons yang
berosilasi quarter decay ratio
3. Integral/Reset time TI disesuaikan sehingga offset menjadi nol
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

24. 24
Pengontrol Proportional + Derivative + Integral
Efek P : mempercepat response, terjadi offset
Efek I : menghilangkan offset, respons lebih lambat
Efek D : meningkatkan kestabilan, redaman membesar
Efek PID: respons cukup cepat, overshoot kecil, offset nol.
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

25. 25
Penalaan Pengontrol PID
1. Aksi Integral dan Derivative dibuat minimum (TI diatur sebesar
mungkin, TD diatur sekecil mungkin)
2. Proportional Gain KP diperbesar/diatur sehingga diperoleh respons
yang cepat dengan overshoot yang kecil
3. Derivative time TD diperbesar/diatur untuk menghilangkan
overshoot
4. Ulangi langkah 2 dan 3 hingga dicapai respons yang cepat.
tanpa overshoot dan offset sekecil mungkin
5. Integral/Reset time TI diperkecil/disesuaikan sehingga offset
menjadi nol
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

26. 26
Penalaan Pengontrol PID
1. Respons proses tanpa pengontrolan
2. Respons dengan pengontrolan P saja
3. Respons dengan pengontrolan PD
4. Respons dengan pengontrolan PID
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

27. KOMPONEN POWER ElKTRONIKA
Gambar a. Simbol SCR
b. Karakteristik SCR
1. SCR
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

28. 2. Triac
Gambar a. Simbol Triac b. Karakteristik Triac
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

29. 3. GTO
Gambar a. Simbol Triac b. Karakteristik Triac
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

30. 3. Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT)
Dr. Jaja Kustija, M.Sc
Gambar a. Skematik IGBT
b. Karakteristik IGBT
c. Komponen IGBT
c.

31. IGBT komponen elektronika yang banyak dipakai dalam elektronika
daya, aplikasinya sangat luas dipakai untuk mengatur putaran motor
DC atau motor AC daya besar, dipakai sebagai inverter yang mengubah
tegangan DC menjadi AC, dipakai komponen utama Variable Voltage
Variable Frequency (VVVF) pada KRL modern, dipakai dalam kontrol
pembangkit tenaga angin dan tenaga panas matahari. Di masa depan
IGBT akan menjadi andalan dalam industri elektronika maupun dalam
listrik industri.
3. Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT)
IGBT memiliki kesamaan dengan Transistor bipolar,
perbedaannya pada Transistor bipolar arus basis IB
yang diatur sedangkan pada IGBT yang diatur adalah
tegangan gate ke emitor UGE. Dari diatas karakteristik
IGBT, pada tegangan UCE = 20 V dan tegangan gate
diatur dari minimum 8 V, 9 V dan maksimal 16 V, arus
kolektor IC dari 2 A sampai 24 A.
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

32. APLIKASI KOMPONEN ElKTRONIKA
1. Single-phase bridge converter
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

33. 2. DC-to-AC Converters
Dr. Jaja Kustija, M.Sc

34. 3. Aplikasi Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT)
Rangkaian Cycloconverter (Gambar IGBT) di mana
tegangan AC 3 phasa disearahkan menjadi tegangan DC
oleh enam buah Diode. Selanjutnya sembilan buah IGBT
membentuk konfigurasi yang akan menghasilkan tegangan
AC 3 phasa dengan tegangan dan frekuensi yang dapat
diatur, dengan mengatur waktu ON oleh generator PWM.
Rangkaian VVVF ini dipakai pada KRL merk HOLEC di
Jabotabek.
Dr. Jaja Kustija, M.Sc