DESAIN KONTROLER PID FREKUENSI

DESAIN KONTROLER PID FREKUENSI SECARA ANALITIS

  Kontroler PID dianggap memiliki fungsi alih berbentuk

  K I

  ( )

  G s = + + K K s c P D

  (1)

  s

  Seperti diperlihatkan dalam gambar 1, diagram Nyquist terkompensasi bergerak melewati titik 1 ∠-180 φ + PM untuk frekuensi ω

  1 , untuk mencapai batas fasa φ PM .

  Atau 1 ∠ − 180

  ω ω ω φ 1 p 1 1 PM Gambar 1 Diagram Nyquist sistem terkompensasi

  • G ( j ) G ( j ) H ( j ) = c

  Jika sudut G c (j ω

  1 ) adalah θ, maka

  = + ∠ G ( j ) = 180 − ∠ G ( j ) H ( j ) (2) θ ω φ ω ω c 1 PM p 1 1 Dari persamaan (1) dan (2), diperoleh

  K I P D 1 c ) G ( j ω ) (cos θ j sin θ ) (3) 1 + K j ( K ω − = +

  ω 1 dengan

  1

  ω

  G ( j ) = 1 G ( j ω ) H ( j ω ) p 1 1 Dari persamaan (3) diperoleh

  θ

  cos K = P

  ( ω ) ( ω ) G j H j p 1 1 K sin I θ

  K ω − = D 1

  ω G ( j ) H ( j ) 1 ω ω p 1 1 Prosedur desain analitik memerlukan pemilihan frekuensi ω 1 pada batas fasa tertentu.

  Contoh 1 :

  Sistem dengan fungsi alih lup terbuka :

  4 G ( s ) H ( s ) P =

  s ( s

  • 1 )( s

  2 ) Tanggapan frekuensi dari fungsi alih diberikan seperti terlihat dalam tabel 1.

  Sebagaimana contoh pada bab terdahulu, batas fasa ditetapkan sebesar 50 . Diinginkan untuk merancang kontroler PD. dipilih sebesar 1,7 rad/s seperti

  ω

  1

  contoh desain kompensator mendahului-fasa kawasan waktu bab lalu. Dari tabel 1 terlihat bahwa G (j1,7)H(j1,7) = 0,4545 . Sehingga

  p ∠-189,8990

  θ = ∠ G ( j ω ) = φ − + + 180 ∠ G ( j ω ) H ( j ω ) = − 180 c 1 PM p 1 1 50 − 189 ,

  9 atau θ = 59,9 . Diperoleh θ

  cos cos 59 ,

  9 K = = = P 1 ,

  1 , 4545 ( ω ) ( ω )

  G j H j p 1 1

  dengan K

  I = 0, maka sin θ sin 59 ,

  9 K = = = D 1 ,

  12 ( 1 , 7 )( , 4545 )

  ω G ( j ω ) H ( j ω ) 1 p 1 1 Fungsi alih kontroler PD hasil desain analitik adalah c 1 ,

  1 + G ( s ) = 1 , 12 s Tanggapan tangga satuan sistem terkompensasi kontroler PD diperlihatkan gambar 2. 2 Tanggapan tangga satuan untuk contoh 13-1 dan 13-2 1.25

  1.75 1.5 kontroler PD tanpa kontroler

kontroler PI

t) c( 0.75 0.5 1

  0.25 5 Waktu (det) 10 Gambar 2 Tanggapan tangga satuan contoh 1 dan 2