TUGAS DINAMIKA PENGENDALIAN PROSES Anggota kelompok 3 :
1. Reyka Anggraini 2. Monica Putri Salsabila 3. Zayyana Safri
4. Dwi Tara Amelia 5. Nazila Mahlia 6. Zahrul Lisa
7. Dara Permata Alendti 8. Putra Tsalis
9. M. Rafi Daeng 10. Abdul Rasyid
3. Sistem PID pada Pengendalian Level Tangki
Sebuah tangki penyimpanan cairan memiliki sistem kontrol PID untuk menjaga level cairan tetap stabil pada setpoint tertentu. Sistem ini menggunakan pompa untuk mengontrol laju aliran masuk ke tangki, sementara laju aliran keluar bersifat variabel dan bergantung pada penggunaan downstream. Sistem dapat dimodelkan dengan transfer fungsi berikut :
G(s)= 5 (10s+1)
Di mana, G(s) adalah transfer fungsi dari sistem level tangki; 5 adalah gain sistem; dan 10 konstanta waktu sistem (time constant).
Pertanyaan:
1. Tentukan parameter PID yang sesuai untuk mengendalikan level cairan agar tetap stabil pada setpoint 1 meter. Gunakan pendekatan Ziegler-Nichols atau metode lainnya untuk estimasi awal.
2. Jelaskan bagaimana sistem kontrol PID akan merespons ketika terjadi gangguan mendadak berupa peningkatan eliran keluar dari tangki.
3. Jika terjadi perubahan mendadak pada setpoint dari 1 meter menjadi 1,5 meter, bagaimana respons sistem dengan PID akan terjadi dalam hal settling time, overshoot, dan steady-state error?
Penyelesaian :
Diagram Alir
1. Menentukan Parameter PID dengan Pendekatan Ziegler-NicholsT
Diketahui : K= 5 T = 10 L = 5
Untuk sistem dengan fungsi transfer G(s)= 5
(10s+1) pendekatan Ziegler-Nichols menghasilkan parameter PID sebagai berikut:
Propotional Gain ( Kp ) Kp=1.2time constant
gain = 1.2 10 1 = 12
Integral Time ( Ti )
Ti=2×time constant=2×1=2
Derivative Time ( Td )
Td=0.5×time constant=0.5×1=0.5 Parameter PID awal adalah:
Kp = 12
Ki = Kp/Ti = 12/2 = 6
Kd = Kp x Td = 12 x 0,5 = 6
2. Respons Sistem PID terhadap Gangguan Mendadak
Ketika terjadi gangguan mendadak berupa peningkatan aliran keluar, level cairan di dalam tangki akan langsung menurun karena lebih banyak cairan keluar dibanding yang masuk. Sistem kontrol PID akan mendeteksi penurunan level ini sebagai error terhadap setpoint (misalnya, dari 1 meter turun ke 0.8 meter), lalu merespons dengan menyesuaikan laju aliran masuk.
Berikut respons dari masing-masing komponen PID:
1. Proportional (P):
o Memberikan respons segera terhadap error (penurunan level).
o Semakin besar error, semakin besar aksi kontrol.
o Tapi tidak mampu menghilangkan steady-state error sendiri.
2. Integral (I):
o Mengakumulasi error dari waktu ke waktu.
o Memastikan sistem kembali ke setpoint (menghilangkan steady-state error).
o Namun jika terlalu kuat, bisa menyebabkan overshoot atau osilasi.
3. Derivative (D):
o Mendeteksi kecepatan perubahan error (berapa cepat level menurun).
o Memberi respons prediktif untuk mencegah terlalu banyak penyesuaian.
o Membantu meredam overshoot dan mempercepat stabilisasi.
3. Respons Sistem terhadap Perubahan Setpoint
Jika setpoint berubah mendadak dari 1 meter menjadi 1,5 meter, respons sistem dengan PID dapat dianalisis sebagai berikut:
Settling Time: Waktu yang dibutuhkan sistem untuk mencapai kondisi stabil di sekitar setpoint baru akan tergantung pada parameter PID yang ditentukan. Dengan parameter Kp,Ti,Td yang telah dihitung, sistem diharapkan memiliki settling time yang relatif cepat.
Overshoot: Kemungkinan terjadi overshoot (level cairan melebihi 1,5 meter sementara) bergantung pada pengaturan Kp. Nilai Kp=2.4 cukup moderat untuk mengurangi overshoot.
Steady-State Error: Komponen integral (I) memastikan tidak ada steady-state error, sehingga level cairan akan tepat berada di setpoint baru (1,5 meter).
