Desain Sistem Kontrol

  Pengantar Dalam sistem linear tak berubah waktu,

  Desain Sistem Kontrol penampilan keadaan peralihan ditentukan

  Tempat Kedudukan Akar oleh karakteristik sistem yang dapat dilihat dari letak kedudukan pole dan zero

  Ermanu Azizul Hakim

  persamaan karakteritiknya dalam bidang s. Sedangkan penampilan dalam keadaan Teknik Elektro – Fak. Teknik

Universitas Muhammadiyah Malang mantap ditentukan oleh tipe sistem.

  Ermanu A.H MK Sistem Kontrol - TE UMM

  2 Konsep Dasar Dalam bab ini akan dibahas tentang Sistem kontrol linear memiliki fungsi alih analisa karakteristik sistem dengan lup tertutup : menyelidiki letak kedudukan pole dan

  C s ( ) G s ( ) zero sistem dalam bidang s saat ada satu

  =

  1 G s H s ( ) ( ) + R s ( )

  atau lebih parameter sistem yang berubah. dengan 1 + G(s)H(s) = 0 adalah . persamaan karakteristik

  Ermanu A.H MK Sistem Kontrol - TE UMM

3 Ermanu A.H MK Sistem Kontrol - TE UMM

  4 Untuk memenuhi persamaan ini kondisi memenuhi .

  1 + G(s)H(s) = 0 yang harus dipenuhi adalah

  Jika G(s)H(s) dinyatakan dalam fungsi berikut :

  1 G s H s ( ) ( ) = KG s H s ( ) ( )

  1

1 G s H s ( ) ( ) = − ∞ < < ∞ K

  1

  1 K

  • K s z ( )( s z ) ( s z )

  1 2 m

  " =

  ( s p )( s p ) ( s p ) ( ) ( ) (

  2 1 )

  G s H s k K

  = π ≥ + + + +

  1 2 " n

  1

  1 ( ) ( ) 2 π

  Maka 1 + G(s)H(s) = 0 dapat ditulis juga G s H s = k K

  1

  1

  dengan sehingga

  1 + KG (s)H (s) = 0

  1

  1

  1 ( ) ( ) G s H s =−

  1

1 K

  Perhatikan sistem berikut : Sketsalah daigram TKA dan tentukan harga K sedemikian rupa sehingga rasio redaman z dari sepasang pole lup tertutup konjugasi kompleks yang paling dominan adalah 0,5.

  sgrid

  Kita dapat menggunakan perintah

  Tempat Kedudukan Akar Pemilihan harga K dari TKA

  1 sumbu nyata s um bu i m aj in er

  0.5

  2

  1

  ( ) ( ) ( )( ) =

  G s H s K s s s

  Fungsi alih lup terbuka sistem sebagai berikut : Maka tempat kedudukan akar dapat disusun dengan perintah rlocus : » gh= tf([ 1] ,conv([ 1 0] ,conv([ 1 1] ,[ 1 2] ))); » rlocus(gh) » axis([ -2.5 0.5 -2 2] )

  10 Solusi

  Ermanu A.H MK Sistem Kontrol - TE UMM

  9 Contoh ilustrasi

  Ermanu A.H MK Sistem Kontrol - TE UMM

  (s) = 0 Karena TKA secara aktual adalah kedudukan dari semua pole lup tertutup yang mungkin ada, maka dari TKA kita dapat memilih penguatan sedemikian hingga sistem lup-tertutup akan melakukan seperti yang kita inginkan.

  K A

  (s)H(s) = A(s)/ B(s), maka persamaan memiliki bentuk : B(s) +

  8 Jika kita tulis G

  Ermanu A.H MK Sistem Kontrol - TE UMM

  , step

  , sgrid

  , rlocus

  , rlocfind

  , cloop

  7 TKA dengan MATLAB Berikut ini akan dijelaskan bagaimana program MATLAB digunakan untuk menganalisis sistem kontrol Perintah MATLAB ver 5.3 ke atas yang digunakan diantaranya : tf, conv, feedback, series, parallel

  Ermanu A.H MK Sistem Kontrol - TE UMM

  (zeta,wn) untuk memetakan garis konstanta rasio redaman dan frekuensi alamiah. Misal kita menginginkan lewatan lebih kecil dari 20% (yang artinya rasio redaman zeta sebesar dari 0,46) dan waktu naik bebas, maka perintah : » zeta= 0.46; » wn= 0; » sgrid(zeta,wn);

  • 2
  • 1
  • 2.5 -2 -1.5 -1 -0.5

  Tempat Kedudukan Akar

2 Kita dapat menggunakan perintah rlocfind untuk memilih pole yang dikehendaki.

  1 » [ k,pole] = rlocfind(gh) iner aj m

  Klik pada peta letak titik pole lup-tertutup bu i um s yang kita inginkan.

  • 1
  • 2
  • 2.5 -2 -1.5 -1 -0.5

  0.5 sumbu nyata Ermanu A.H MK Sistem Kontrol - TE UMM

  13 Ermanu A.H MK Sistem Kontrol - TE UMM

  14 Tempat Kedudukan Akar

  2

  hasilnya : selected_point =

  1

  • 0.3848 + 0.3743i k =

  iner aj m

  0.6409

  bu i um s

  pole =

    <>2.2328
  • 0.3836 + 0.3
  • 2
  • 2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0.5 -0.3836 - 0.3740i sumbu nyata

  Ermanu A.H MK Sistem Kontrol - TE UMM

  15 Ermanu A.H MK Sistem Kontrol - TE UMM

  16 Tanggapan Lup- Tertutup Tanggapan masukan tangga

  Untuk mendapatkan tanggapan tangga ( ), kita perlu mengetahui step response

  1 fungsi alih lup tertutup. Kita dapat menentukannya menggunakan aturan t) c( perintah : » sys= feedback(k* gh,1);

  » [ y,t] = step(sys); » plot(t,y)

  4

  8

  12 waktu (det)