Sistem Kendali Proses 18 BAB II
SIMULINK MATLAB
Tujuan Pembelajaran Umum :
Setelah mengikuti kuliah bab ini diharapkan dapat memahami Pengertian tentang Toolbox Matlab, fungsi Toolbox Matlab dan Penggunaan isi Toolbox MATLAB
Tujuan Pembelajaran Khusus :
Setelah mengikuti kuiah ini diharapkan mahasiswa dapat : 2.1. Menjelaskan Pengertian tentang Toolbox Matlab 2.2. Menjelaskan tentang fungsi Toolbox Matlab
2.3. Menjelaskan tentang Penggunaan isi Toolbox MATLAB
2.1. Pengertian Simulink Toolbox Matlab
SIMULINK ialah suatu perangkat lunak yang dapat digunakan untuk membuat simulasi dalam bentuk/model sistem matematika. Didalam simulink ini terdapat blok pustaka yang isinya meliputi antara lain :
a. Sources mempunyai pustaka antara lain : clock, digital clock, signal generator, constant, sine wave, step input, pulse generator random number, from file, from workkspace, signal, band limited white noise, repeating squence
b. Sinks mempunyai pustaka antara lain : scope, graph, stop simulation, XY graph, hit crossing, to workspace, to file, auto-scale garph
c. Discrete mempunyai pustaka antara lain : unit delay, filter, discrete state-space, zero- order hold, first order hold, discrete time integrator, discrete time limeted integrator, transfer function, discrete zero-pole.
Sistem Kendali Proses 19 d. Linear mempunyai pustaka anatara lain : sum, integrator, gain, matrix gain, slider gain,
transfer function, zero-pole, state space, inner product, derivative.
e. Nonlinear mempunyai pustaka anatara lain : sign, relay, backlash, saturation, quantizer, memory, transport delay, variable transport delay, matlab function, function, s-function, reset integrator, switch, combinatorial logic, logical operator, relational operator, product, abs, look up table, 2-D look up table, dead zone, dan rate limiter f. Connections mempunyai pustaka antara lain : inport, outport, mux, demux.
g. Extras mempunyai pustaka antara lain : simulink demos, most commonly used blocks, conversion, flip-flops, PID Controllers, analyzers, controllers, filters, system ID, robust control demo, mu tools demos, neural networks.
MATLAB ialah suatu perangkat yang mempunyai kepanjangan dari Matrix Laboratory dibuat oleh Math Work Inc, digunakan untuk analisis matematika, rancangan kendali, identifikasi sistem dan grafik.
MATLAB digunakan untuk membantu dalam problem solving penelitian, dalam matematika dan teknik secara praktikal. Penggunaan khusus didalamnya meliputi numeric computation, teori kendali, statistik secara signal digital.
MATLAB mempunyai beberapa Toolbox diantaranya :
Toolbox Control System merupakan perintah untuk membantu dalam penyelesaian teori teknik sistem kendali.
Toolbox Signal processing merupakan perintah untuk membantu dalam penyelesaian proses signal digital.
Toolbox Optimization merupakan perintah untuk membantu dalam penyelesaian optimasi fungsi umum non linier dan linier.
2.2. Fungsi Toolbox Matlab
MATLAB for Window dapat dioperasikan dengan dua cara : Sorot Icon MATLAB didalam windows dan klick
Kemudian program MATLAB akan menampilkan sebagai berikut :
Sistem Kendali Proses 20 Gambar 2.1. Tampilan Matlab Command Windows
Untuk memulai bekerja dengan MATLAB, maka sebaiknya penulisan listing program simulasinya menggunakan Notepad atau Microsof word, hal ini dilakukan untuk menghemat kapasitas pemakaian memori pada MATLAB supaya lebih lancar dalam pengoperasiannya.
Contoh 1
A=[123;456;789]
Penyelesaiannya :
Buka Note pad
Sorot menu file pada Notepad dan klick 1x
Kemudian ketik A=[123;456;789]
Selanjutnya sorot edit menu pada Notepad, sorot copy dan letakkan kursor pada lembar kerja MATLAB (setelah prompt>>)
Sorot edit menu pada MATLAB dan Klick 1 x
Sorot paste menu pada MATLAB dan klick 1 x
Terakhir tekan enter
Hasilnya lihat berikut :
Sistem Kendali Proses 21 Gambar 2.2. Hasil Program Matlab
2.2.1. Prosedure Penggunaan Pernyataan
Berikut ini perintah penulisan listing program yaitu :
Untuk sistem kontinu digunakan variabel t dengan increment yang dapat berupa bilangan rasional.
t=-0.5:0.002:0.3;... %t awal=-0.5 dan t akhir-0.3 dan increment=0.002 Pernyataan gambar kontinue dengan toolbox MATLAB :
Plot(t,f);... % t=waktu,f=fungsi yang digambarkan pada grafik Axis([Xo,Xt,Yo,Yt]);
Title(‘judul’);
xlabel(‘label pada sumbu x’);
ylabel((‘label pada sumbu y’);
Grid;………... %jika ingin menggunakan garis putus-putus pemandu pada grafik
Text(x,y,’text’);
Teorema residu :
b=[b0,b1,....,bn];... %koefisien numerator F(s) a=[a0,a1,....,an];... %koefisien denumerator F(s) [r,p,k]=residue(b,a);………… %matlab function
dimana r=konstanta fraksi parsial; p=pole; k=konstanta direct akar persamaan
Sistem Kendali Proses 22 p=[a0,a1,…..,an];………….. %koefisien polinomial dari fungsi
r=roots(p);……….. %mencari nilai akar polynomial respon step
num=[a0,a1,….,an];………… %koefisien polinomial dari fungsi den=[b0,b1,…..,bn];………….. % koefisien polinomial dari fungsi t=ts:dt:tf;……….. %ts=t start; dt=increment;tf=final y=step(num,den,t);………… %matlab function
Perintah untuk menggambar root locus adalah
num=[a0,a1,…..,an];…………..%koefisien numerator F(s) den=[b0,b1,…..,bn];…………..% koefisien denumerator F(s) rlocus(num,den);………%matlab funtion
Perintah untuk menggambar Step adalah
num=[a0,a1,…..,an];…………..%koefisien numerator F(s) den=[b0,b1,…..,bn];…………..% koefisien denumerator F(s) step(num,den);……… %matlab funtion
contoh program orde 1 :
num1=[0 5]; %koefisien numerator F(s) den1=[1 1]; % koefisien denumerator F(s) num2=[0 5]; %koefisien numerator F(s) den2=[10 1]; % koefisien denumerator F(s) num3=[0 5]; %koefisien numerator F(s) den3=[100 1]; % koefisien denumerator F(s)
t=0:0.01:50; % t awal=0 dan t akhir=0.0 dan increment=50 [y1,x1,t]=step(num1,den1,t); %matlab funtion
[y2,x2,t]=step(num2,den2,t); %matlab funtion [y3,x3,t]=step(num3,den3,t); %matlab funtion
plot(t,y1,t,y2,t,y3); %t=waktu,f=fungsi yang digambarkan pada grafik axis([0 35 0 10]);
Text(x1,y1,’τ1=1 s’);
Text(x2,y2,’τ1=10 s’);
Sistem Kendali Proses 23 Text(x3,y3,’τ1=100 s’);
Title(‘judul’);
xlabel(‘t dalam detik’);
ylabel( ‘u1(t) ;u2(t);u3(t)’);
Grid; %jika ingin menggunakan garis putus-putus pemandu pada grafik
Gambar 2.3. Hasil Program Matlab
2.3. Penggunaan Simulink Toolbox 2.3.1. Pendahuluan
SIMULINK adalah suatu perangkat lunak yang dapat digunakan membuat simulasi dalam bentuk sistem matematika.
1. Block Pustaka Simulink :
Gambar 2.3. Block Pustaka Simulink
Sistem Kendali Proses 24 2. Block Pustaka Source
3. Block Pustaka Sink
4. Block Pustaka Discrete
Sistem Kendali Proses 25 5. Block Pustaka Linier
6. Block Pustaka Non Linier
7. Block Pustaka Connection
Sistem Kendali Proses 26 8. Block Pustaka Extras
2.3.2. Cara Pengoperasian Simulink
Buka Perangkat Lunak matlab dan tulis SIMULINK tampilannya berikut ini
Gambar 2.4. Pemanggilan Simulink
Sistem Kendali Proses 27 Untuk keluar SIMULINK dari pustaka source Tekan X dengan mouse, Selanjutnya untuk skematik diagram untuk membangun sistem kendali dengan SIMULINK adalah sebagai berikut :
Gambar 2.5. Skematik Pemrogram Matlab
Buka pustaka simulink (Simulink Block Library) dan sorot menu file sources yang dan klick 2 x maka akan memperoleh gambar berikut :
Gambar 2.6. Program Sources Dan Linier Simulink BLOCK SIMULINK
LEMBAR KERJA
SIGNAL SOURCE SIGNAL LINIER SIGNAL SINK
Sistem Kendali Proses 28
Lembar Latihan :
BUATLAH SUATU SIMULASI SEPERTI GAMBAR DIBAWAH INI ? - Gambar simulasi harus masuk pada daerah LEMBAR kerja !
- Tulis langkah yang harus dilakukan untuk membuat gambar simulasi seperti pada gambar 2.7
Gambar 2.7 Latihan Simulasi
Penyelesaian Latihan Gambar 2.7 Sebagai Berikut :
- Buka simulink, kemudian tekan sources pada simulink block library dan klick 2 x ! - Kemudian akan keluar signal sources library, lalu tekan step input dan tekan
tombol mouse kiri (sambil digerakkan/digeser mouse tsb ke arah lembar kerja untitled) setelah itu step input tsb diletakkan pada daerah lembar kerja dengan cara melepas tombol mouse kiri )
- Hasilnya dapat dilihat pada gambar 2.8
Sistem Kendali Proses 29 Gambar 2.8. Latihan Simulasi Step Function
- Tekan linear pada simulink block library, kemudian akan muncul signal linear library, lalu tekan sum dan tekan tombol mouse kiri (sambil digerakkan digeser
mouse tersebut ke arah bidang kerja) setelah sum tersebut diletakkan pada daerah lembar kerja dengan cara melepas tombol mouse kiri) ,cara yang sama kerjakan untuk elemen transfer Function,
- Tekan sinks pada simulink block library, kemudian akan muncul signal sinks library, sorot graph tekan tombol mouse kiri (sambil digerakkan/digeser mouse ke arah bidang )
- Hasilnya dapat dilihat pada gambar 2.9
Gambar 2.9. Latihan Simulasi Sum Transfer Function Dan Graph
Sistem Kendali Proses 30 - Tekan extras pada simulink block library, kemudian akan muncul signal extras
library, lalu tekan PID controller, kemudian akan muncul menu PID controllers,
lalu tekan PID Controller dan tekan tombol mouse kiri (sambil digerakkan digeser mouse ke arah bidang kerja) setelah sum diletakkan pada daerah lembar kerja dengan cara melepas tombol mouse kiri).
Gambar 2.10. Latihan Simulasi PID Controller
- Sorot step function pada menu lembar kerja dan klick 1x ! - Hasilnya dapat dilihat pada gambar. 2.10
- Isi menu step function dapat diatur sesuai dengan yang dikehendaki - Dengan cara yang sama untuk menu transfer function
- Hasilnya dapat dilihat pada gambar. 2.11 - Sorot graph pada menu untitled dan klick 1x - Hasilnya dapat dilihat pada gambar 2.12
- Isi menu graph dapat diatur sesuai dengan yang dikehendaki ! - Sorot simulation pada menu untitled dan klick 1x !
- Kemudian sorot paramaters pada simulation didaerah menu untitled dan klick 1x ! - Hasilnya dapat dilihat pada gambar. 2.13
- Sorot start pada simulation menu untitled dan klick 1x !
Sistem Kendali Proses 31 Gambar 2.11 Latihan Simulasi Tampilan Menu Step Function
Gambar 2.12 Latihan Simulasi Tampilan Menu Transfer Function
Gambar 2.13 Latihan Simulasi Tampilan Menu Graph
Sistem Kendali Proses 32 Sebelum menghubungkan (dengan membuat/menarik garis) antar library /elemen yang tergambar pada lembar kerja maka latihan tidak dapat disimulasikan sehingga perlu membuat garis yang menghubungkan antar library yang ada dalam latihan ini.
Cara Menghubungkan /Membuat Garis Yaitu :
- Geserlah mouse dan arahkan pada library step input berbentuk runcing (segitiga) dan tekan tombol mouse (digeser dan diarahkan ke sum library dan klick 1x)
- Hal tersebut diatas berlaku juga untuk menghubungkan garis dari sum ke transfer function
- Jika mengalami kesalahan atau mendapatkan kesulitan sehingga diperoleh hasil garis hubung tidak lurus (tidak rapi), harus dibetulkan dengan cara meng-klick garis yang kurang lurus sehingga akan muncul gambar berbentuk lingkaran (lalu tombol mouse ditekan dan sambil digeser sehingga menghasilkan garis lurus).
Garis Besar Untuk Dapat Melihat Tanggapan Keluaran
A. Gambar diagram blok sesuai yang dinginkan (lihat langkah kerja diatas), untuk dapat melihat hasil keluaran maka harus dilakukan prosedure sebagai berikut :
Set detail pustaka yang ada pada pustaka step input (source)
Set detail pustaka yang ada pada pustaka sum (linier)
Set detail pustaka yang ada pada pustaka PID Controller (extras kemudian PID controller)
Set detail pustaka yang ada pada pustaka Transfer Function (linier)
Set detail pustaka yang ada pada pustaka Graph (sink)
Set detail pustaka yang ada pada pustaka mux (connection)
Set parameter Simulation(tiap tiap fungsi simulink)
Hubungkan dengan garis panah antar pustaka/elemen sesuai diagram blok yang diinginkan
Sistem Kendali Proses 33 B. Cara mengeset detail pustaka step input sbb :
Sorot dan tekan 1 x pada pustaka step input
Jika sudah diisi sesuai yang diinginkan maka tekan ok
Selanjutnya lakukan prosedure seperti tersebut diatas untuk pustaka sum, PID controller, Transfer Fcn, Graph dan simulation ( parameter di menu simulation )
Lembar Latihan/Soal:
1. Buatlah simulasi gambar dibawah ini :
