Studi Pengendalian Frekuensi Dan Tegangan Pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap Suralaya Menggunakan Kontrol Adaptif Swa-Tala - ITS Repository
31.0009 ]ooB&41
STUDI PENGENDALIAN FREKUENSI DAN
PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP S
MENGGUNAKAN
KONTROL ADAPTIF SWA-TALA
TUGASAKHIR
Disusun oleh :
SAPTONO TRI NUGROHO
NRP. 2290100010
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
1996
PERPUSTAKA
I T S
N
Tgl. Terima
No.Agend~1
Prp.
~
0
STUDI PENGENDALIAN FREKUENSI DAN
PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP
MENGGUNAKAN
KONTROL ADAPTIF SWA-TALA
TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan
Untuk Memperoleh Gelar
arjana Teknik
Pad a
Bidang Studi Teknik Slstem Tenaga
Jurusan Teknik Elektto
Fakultas Teknologi lndustrl
lnstitut Teknologi Sepuluh Nopember
urabaya
Mengetahui I Menyetujui
Dosen
DoS8n Pembimbing II
~
~
(lr. IMAM ROBANDI, M•. )
SURABA YA
September , 1996
/
TUGAS AKHI
ABST
ABSTRAK
qat1fJ8uan R.!cif pcufa sistem tenaaa fzstri{ tfapat 6era{i6at pcufa k_inerja
sistem (jrek_uensi aan tega11{Jan) menja.di tida.k_ 6a~
cfaerafz ya11{J tida.k_ sta6il. qa11£JBuan tfinami{ itu
tfise6a~n
6afz~n
nTrUtmtll
aapat mem6awa sistem men
of.afz peruEalian 6e6an
refatif R.!cif sefzintJBa tim6uf ayunan se6efum sistem k_em6afi pcufa R.!cufaan sta6il.
tercapai efisimsi erurgi
mau.p~
wa.R.J.u perfu tfi!a{uk_an suatu per6ai{an pcufa
tfinami{nya. cPer6ai{an ini aapat ampaya{an tfengan menerapk_an k_ontro[ atfaptif swatafa.
..,...
1.3. PEMBATASAN MASALAH
permasalahan sebagai berikut :
1. Mesin pembangkit listrik pada PL TU Suralaya dianggap mesm
terhubung dengan bus infinit dan merupakan sistem yang seimbang.
2 . Gangguan yang berupa perubahan beban merupakan perubahan beban
(dinamik), sedangkan gangguan selain perubahan beban diwakili oleh
derau (white noise).
3. Penelitian ini hanya terbatas pada pemodelan, perancangan estimator
kontroler serta menyimuasikan hasilnya tetapi tidak termasuk implementasi
sistem sebenarnya.
1.4. METODE PEMECAHAN MASALAH
Metode kontrol adaptif swatala merupakan strategi kontrol
mendapatkan sinyal kontrol u(t) yang diinputkan pada plant P(s) sedemikian
agar diperoleh keluaran sistem sesuai dengan . yang diinginkan. Metode
ditempuh dalam melakukan penelitian ini sesuai dengan urutan berikut ini :
Pertama adalah membentuk model metematik sistem yang meliputi turbin
pengendaliannya, mesin sinkron, jaringan dan sistem eksitasi .
Kedua adalah menyusun model matematik dalam bentuk persamaan
vaitu .
.
x ( t)
= A x( t)
~
B u( t )
dan
y( t)
= c x( t)
k~a\J'"Uf
dengan,
x(t): vektor variabel keadaan
; A : matrik variabel keadaan
u(t) : vektor variae/ masukan
; B : matrik masukan
y(t) : vektor variabel pengukuran ; C : matrik pengukuran
Ketiga adalah memasukan suatu model gangguan perubahan beban yang
merubah persamaan keadaan di atas menjadi dalam bentuk ARMAX se[>ag"
berikut :
A (q- 2) y (t)
= B (q-l ) u (t)
+
C (q- 2) e (t)
dengan y adalah keluaran dan u adalah masukan dan e gangguan.
Keempat adalah proses estimasi yang menggunakan metode Extended
Square dan proses pengendalian yang menggunakan Metode Variansi
yang Diperomum . Selanjutnya ditampilkan simulasi perubahan sinyal output,
output frekuensi dan output tegangan.
1.5. SISTEMATIKA PEMBAHASAN
Dalam penulisan tugas akhir ini terdiri dari 5 bab, yang terdiri dari Bab
berupa pendahuluan, pengendali swa-tala disajikan dalam Bab 2, Bab 3
tentang pemodelan mesin tunggal di PL TU Suralaya, Bab 4 dibahas
simulasi dan analisisnya,
diakhiri
pembahasan yang telah dilakukan.
oleh
Bab 5 yang berisi kesimpulan
1.6. RELEVANSI
Dengan diselesaikannya tugas akhir ini diharapkan dapat
a!ternatif perbaikan unjuk kerja akibat dinamika sistem tenaga listrik mesin
·-··:=>e-r
dengan menggunakan sistem kendali swa-tala. Dan juga diharapkan agar
akhir ini dapat dipakai sebagai bahan pertimbangan untuk pengembangan
kelistrikan diwaktu yang akan datang.
TUGAS AKHI
BAB II
PENGENDALI ADAPTIF SWAT
A
BABII
PENGENDALI ADAPTIF SWATALA
2.1. SISTEM PENGENDALI ADAPTIF
2.1.1. Pengertian Sistem Pengendali Adaptif
Gagasan tentang sistem pengendali adaptif mengacu pada
agar sesuai dengan keadaan yang diinginkan.
Sistem adaptif adalah sistem pengendali yang secara kontinyu dan
mengukur karakteristik dinamik plant dan membandingkannya dengan
sehingga dapat dijaga performansi optimal tanpa menghiraukan
yang diberikan, dan jika diperlukan, memodifikasi parameter sistem untuk menj
performansi optimal tanpa menghiraukan perubahan sekeliling.
6
Suatu sistem adaptif mempunyru em-em pengorgarusastan diri .
karakteristik plant tidak diketahui seeara sempuma, karena parametemya
seeara aeak atau karena pengaruh perubahan lingkungan pada
dinamik plant, maka prosedur identifikasi, pengambilan keputusan dan ....... uu.Ln. ... ~
,
perlu dilakukan seeara kontinyu atau setiap selang waktu tertentu, tergantung
keeepatan perubahan parametemya. Proses redesain atau pengorganisasian diri ·
diperlukan untuk mengkompensasi perubahan-perubahan dalam plant,
didapatkan aspek performansi yang baik.
Pada
dasamya
sistem
pengendali
adaptif mempunyru tiga
yaitu:
1. Mengidentifikasi karakteristik dinamik plant.
2. Pengambilan keputusan yang didasarkan pada identifikasi plant.
3 . Melakukan modi:fikasi atau memberikan sinyal kendali
keputusan yang diambil.
Adapun diagram blok konfigurasi dasar sistem pengendali
ditunjukkan pada gambar (2.1).
Bila terjadi perubahan parameter plant akibat gangguan dari ....1 ~.·pada proses identifikasi terjadi perubahan sebagai reaksi adanya
parameter ini. Proses identifikasi ini akan memberikan hasil estimasi,
selanjutnya digunakan untuk menentukan sinyal kendali sebagai input proses.
Untuk merealisasikan sistem pengendali adaptif. seeara umum dibagi menjadi
pendekatan, yaitu [5)
~
8
1. Gain Schedulling.
2. Model Referensi AdaptifControl ( .MRAC )
3. SelfTuning Regulator (Pengendali Swatala)
Dari ketiga pendekatan di atas terdapat kesamaan, yaitu selalu terdiri dari
dualoop,yaitu(lO] :
0
loop tertutup ( feedback )
0
loop adaptif .
Loop tertutup mempunyai fungsi untuk membangkitkan sinyal kendali yang
disebabkan error yang terjadi antara output proses dan input referensi atau set
point yang diinginkan. Sedangkan loop adaptif berfungsi untuk penyesuaian
parameter bila terjadi perubahan akibat gangguan sehingga sistem tetap dalam
performansi optimalnya.
OllPLT
MODIFJKASI
GA"
STUDI PENGENDALIAN FREKUENSI DAN
PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP S
MENGGUNAKAN
KONTROL ADAPTIF SWA-TALA
TUGASAKHIR
Disusun oleh :
SAPTONO TRI NUGROHO
NRP. 2290100010
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
1996
PERPUSTAKA
I T S
N
Tgl. Terima
No.Agend~1
Prp.
~
0
STUDI PENGENDALIAN FREKUENSI DAN
PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP
MENGGUNAKAN
KONTROL ADAPTIF SWA-TALA
TUGAS AKHIR
Diajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan
Untuk Memperoleh Gelar
arjana Teknik
Pad a
Bidang Studi Teknik Slstem Tenaga
Jurusan Teknik Elektto
Fakultas Teknologi lndustrl
lnstitut Teknologi Sepuluh Nopember
urabaya
Mengetahui I Menyetujui
Dosen
DoS8n Pembimbing II
~
~
(lr. IMAM ROBANDI, M•. )
SURABA YA
September , 1996
/
TUGAS AKHI
ABST
ABSTRAK
qat1fJ8uan R.!cif pcufa sistem tenaaa fzstri{ tfapat 6era{i6at pcufa k_inerja
sistem (jrek_uensi aan tega11{Jan) menja.di tida.k_ 6a~
cfaerafz ya11{J tida.k_ sta6il. qa11£JBuan tfinami{ itu
tfise6a~n
6afz~n
nTrUtmtll
aapat mem6awa sistem men
of.afz peruEalian 6e6an
refatif R.!cif sefzintJBa tim6uf ayunan se6efum sistem k_em6afi pcufa R.!cufaan sta6il.
tercapai efisimsi erurgi
mau.p~
wa.R.J.u perfu tfi!a{uk_an suatu per6ai{an pcufa
tfinami{nya. cPer6ai{an ini aapat ampaya{an tfengan menerapk_an k_ontro[ atfaptif swatafa.
..,...
1.3. PEMBATASAN MASALAH
permasalahan sebagai berikut :
1. Mesin pembangkit listrik pada PL TU Suralaya dianggap mesm
terhubung dengan bus infinit dan merupakan sistem yang seimbang.
2 . Gangguan yang berupa perubahan beban merupakan perubahan beban
(dinamik), sedangkan gangguan selain perubahan beban diwakili oleh
derau (white noise).
3. Penelitian ini hanya terbatas pada pemodelan, perancangan estimator
kontroler serta menyimuasikan hasilnya tetapi tidak termasuk implementasi
sistem sebenarnya.
1.4. METODE PEMECAHAN MASALAH
Metode kontrol adaptif swatala merupakan strategi kontrol
mendapatkan sinyal kontrol u(t) yang diinputkan pada plant P(s) sedemikian
agar diperoleh keluaran sistem sesuai dengan . yang diinginkan. Metode
ditempuh dalam melakukan penelitian ini sesuai dengan urutan berikut ini :
Pertama adalah membentuk model metematik sistem yang meliputi turbin
pengendaliannya, mesin sinkron, jaringan dan sistem eksitasi .
Kedua adalah menyusun model matematik dalam bentuk persamaan
vaitu .
.
x ( t)
= A x( t)
~
B u( t )
dan
y( t)
= c x( t)
k~a\J'"Uf
dengan,
x(t): vektor variabel keadaan
; A : matrik variabel keadaan
u(t) : vektor variae/ masukan
; B : matrik masukan
y(t) : vektor variabel pengukuran ; C : matrik pengukuran
Ketiga adalah memasukan suatu model gangguan perubahan beban yang
merubah persamaan keadaan di atas menjadi dalam bentuk ARMAX se[>ag"
berikut :
A (q- 2) y (t)
= B (q-l ) u (t)
+
C (q- 2) e (t)
dengan y adalah keluaran dan u adalah masukan dan e gangguan.
Keempat adalah proses estimasi yang menggunakan metode Extended
Square dan proses pengendalian yang menggunakan Metode Variansi
yang Diperomum . Selanjutnya ditampilkan simulasi perubahan sinyal output,
output frekuensi dan output tegangan.
1.5. SISTEMATIKA PEMBAHASAN
Dalam penulisan tugas akhir ini terdiri dari 5 bab, yang terdiri dari Bab
berupa pendahuluan, pengendali swa-tala disajikan dalam Bab 2, Bab 3
tentang pemodelan mesin tunggal di PL TU Suralaya, Bab 4 dibahas
simulasi dan analisisnya,
diakhiri
pembahasan yang telah dilakukan.
oleh
Bab 5 yang berisi kesimpulan
1.6. RELEVANSI
Dengan diselesaikannya tugas akhir ini diharapkan dapat
a!ternatif perbaikan unjuk kerja akibat dinamika sistem tenaga listrik mesin
·-··:=>e-r
dengan menggunakan sistem kendali swa-tala. Dan juga diharapkan agar
akhir ini dapat dipakai sebagai bahan pertimbangan untuk pengembangan
kelistrikan diwaktu yang akan datang.
TUGAS AKHI
BAB II
PENGENDALI ADAPTIF SWAT
A
BABII
PENGENDALI ADAPTIF SWATALA
2.1. SISTEM PENGENDALI ADAPTIF
2.1.1. Pengertian Sistem Pengendali Adaptif
Gagasan tentang sistem pengendali adaptif mengacu pada
agar sesuai dengan keadaan yang diinginkan.
Sistem adaptif adalah sistem pengendali yang secara kontinyu dan
mengukur karakteristik dinamik plant dan membandingkannya dengan
sehingga dapat dijaga performansi optimal tanpa menghiraukan
yang diberikan, dan jika diperlukan, memodifikasi parameter sistem untuk menj
performansi optimal tanpa menghiraukan perubahan sekeliling.
6
Suatu sistem adaptif mempunyru em-em pengorgarusastan diri .
karakteristik plant tidak diketahui seeara sempuma, karena parametemya
seeara aeak atau karena pengaruh perubahan lingkungan pada
dinamik plant, maka prosedur identifikasi, pengambilan keputusan dan ....... uu.Ln. ... ~
,
perlu dilakukan seeara kontinyu atau setiap selang waktu tertentu, tergantung
keeepatan perubahan parametemya. Proses redesain atau pengorganisasian diri ·
diperlukan untuk mengkompensasi perubahan-perubahan dalam plant,
didapatkan aspek performansi yang baik.
Pada
dasamya
sistem
pengendali
adaptif mempunyru tiga
yaitu:
1. Mengidentifikasi karakteristik dinamik plant.
2. Pengambilan keputusan yang didasarkan pada identifikasi plant.
3 . Melakukan modi:fikasi atau memberikan sinyal kendali
keputusan yang diambil.
Adapun diagram blok konfigurasi dasar sistem pengendali
ditunjukkan pada gambar (2.1).
Bila terjadi perubahan parameter plant akibat gangguan dari ....1 ~.·pada proses identifikasi terjadi perubahan sebagai reaksi adanya
parameter ini. Proses identifikasi ini akan memberikan hasil estimasi,
selanjutnya digunakan untuk menentukan sinyal kendali sebagai input proses.
Untuk merealisasikan sistem pengendali adaptif. seeara umum dibagi menjadi
pendekatan, yaitu [5)
~
8
1. Gain Schedulling.
2. Model Referensi AdaptifControl ( .MRAC )
3. SelfTuning Regulator (Pengendali Swatala)
Dari ketiga pendekatan di atas terdapat kesamaan, yaitu selalu terdiri dari
dualoop,yaitu(lO] :
0
loop tertutup ( feedback )
0
loop adaptif .
Loop tertutup mempunyai fungsi untuk membangkitkan sinyal kendali yang
disebabkan error yang terjadi antara output proses dan input referensi atau set
point yang diinginkan. Sedangkan loop adaptif berfungsi untuk penyesuaian
parameter bila terjadi perubahan akibat gangguan sehingga sistem tetap dalam
performansi optimalnya.
OllPLT
MODIFJKASI
GA"