Pengontrol PID, yang merupakan singkatan dari Pengontrol Proporsional - Integral - Derivatif, merupakan landasan dalam bidang sistem kendali. Sebagai pemasok sistem kontrol, saya telah menyaksikan secara langsung kekuatan transformatif pengontrol PID dalam berbagai aplikasi. Di blog ini, saya akan mempelajari cara kerja pengontrol PID, komponen-komponennya, dan signifikansinya dalam sistem kontrol modern.
Dasar-dasar Sistem Pengendalian
Sebelum kita masuk ke detail pengontrol PID, mari kita pahami secara singkat konsep sistem kendali. Sistem kendali dirancang untuk mengelola, memerintahkan, mengarahkan, atau mengatur perilaku perangkat atau sistem lain. Dalam otomasi industri dan rumah, sistem kontrol digunakan untuk mempertahankan kondisi yang diinginkan seperti suhu, tekanan, kecepatan, dan posisi.
Cara Kerja Pengontrol PID
Pengontrol PID terus-menerus menghitung nilai kesalahan sebagai selisih antara tekanan yang dikehendaki dan variabel proses yang diukur. Berdasarkan kesalahan ini, pengontrol menyesuaikan keluaran kontrol untuk meminimalkan kesalahan seiring waktu. Output dari pengontrol PID ditentukan oleh tiga komponen utama: suku proporsional, suku integral, dan suku turunan.
Suku Proporsional (P)
Suku proporsional berbanding lurus dengan kesalahan saat ini. Ini memberikan respons langsung terhadap kesalahan antara setpoint dan variabel proses. Rumus suku proporsional adalah:
[P = K_p \kali e(t)]
dimana (K_p) adalah penguatan proporsional, dan (e(t)) adalah error pada waktu (t). Nilai (K_p) yang lebih tinggi akan menghasilkan respons kesalahan yang lebih besar, sehingga dapat mempercepat koreksi. Namun, jika (K_p) terlalu besar, sistem mungkin menjadi tidak stabil dan berosilasi di sekitar tekanan yang dikehendaki.
Suku Integral (I)
Suku integral mengakumulasikan kesalahan seiring berjalannya waktu. Hal ini digunakan untuk menghilangkan kesalahan kondisi tunak, yaitu perbedaan antara tekanan yang dikehendaki dan variabel proses setelah sistem mencapai keadaan stabil. Rumus suku integralnya adalah:
[I = K_i\kali\int_{0}^{t}e(\tau)d\tau]
dimana (K_i) adalah penguatan integral, dan integral (\int_{0}^{t}e(\tau)d\tau) mewakili akumulasi kesalahan dari waktu (0) hingga (t). Suku integral terus menambah atau mengurangi keluaran kendali hingga kesalahan dihilangkan.
Suku Turunan (D)
Suku turunannya sebanding dengan laju perubahan kesalahan. Ini memprediksi perilaku kesalahan di masa depan berdasarkan tingkat perubahannya saat ini. Rumus suku turunannya adalah:
[D = K_d\kali\frac{de(t)}{dt}]
dimana (K_d) adalah keuntungan turunan, dan (\frac{de(t)}{dt}) adalah laju perubahan kesalahan pada waktu (t). Istilah turunan membantu meredam osilasi dan meningkatkan stabilitas sistem dengan memberikan tindakan perbaikan sebelum kesalahan menjadi terlalu besar.
Menggabungkan Ketentuan
Total keluaran pengontrol PID adalah jumlah suku proporsional, integral, dan turunan:
[u(t)=K_p\kali e(t)+K_i\kali\int_{0}^{t}e(\tau)d\tau + K_d\kali\frac{de(t)}{dt}]
dimana (u(t)) adalah keluaran kontrol pada waktu (t).
Menyetel Pengontrol PID
Penyetelan pengontrol PID melibatkan penyesuaian nilai (K_p), (K_i), dan (K_d) untuk mencapai kinerja yang diinginkan. Ada beberapa metode untuk menyetel pengontrol PID, termasuk metode Ziegler – Nichols yang merupakan metode empiris yang populer.
Metode Ziegler - Nichols melibatkan pengaturan (K_i = 0) dan (K_d = 0) dan meningkat secara bertahap (K_p) hingga sistem mulai berosilasi. Penguatan kritis (K_{cr}) dan periode kritis (T_{cr}) kemudian diukur. Berdasarkan nilai-nilai ini, keuntungan pengontrol dapat dihitung menggunakan rumus berikut:
| Tipe Pengontrol | (K_p) | (K_i) | (K_d) |
|---|---|---|---|
| P | (0,5K_{cr}) | 0 | 0 |
| PI | (0,45K_{cr}) | (\frac{0,54K_{cr}}{T_{cr}}) | 0 |
| PID | (0,6K_{cr}) | (\frac{1,2K_{cr}}{T_{cr}}) | (\frac{0,075K_{cr}T_{cr}}{}) |
Aplikasi Pengontrol PID
Pengendali PID banyak digunakan di berbagai industri dan aplikasi. Dalam otomasi industri, mereka digunakan untuk mengontrol suhu, tekanan, dan laju aliran dalam proses kimia. Dalam robotika, pengontrol PID digunakan untuk mengontrol posisi dan kecepatan lengan robot. Dalam otomatisasi rumah, pengontrol PID dapat digunakan untuk mengontrol suhu dan kelembapan di rumah pintar.
Misalnya, dalam sistem rumah pintar, pengontrol PID dapat digunakan untuk mengatur suhu. Setpoint dapat berupa suhu yang diinginkan, dan variabel proses dapat berupa suhu aktual yang diukur oleh sensor suhu. Kontroler PID akan mengatur output menjadi aPenerima Sistem Bermotoratau aSaklar Buta Bermotoruntuk mempertahankan suhu yang diinginkan. Demikian pula, dalam sistem kendali pencahayaan, pengontrol PID dapat digunakan untuk mengatur kecerahan lampu berdasarkan tingkat cahaya sekitar, dengan bantuan aSakelar Rumah Pintar.
Signifikansi Pengendali PID
Pentingnya pengontrol PID terletak pada kesederhanaan, efektivitas, dan fleksibilitasnya. Mereka dapat dengan mudah diimplementasikan baik pada perangkat keras maupun perangkat lunak, dan dapat disesuaikan untuk bekerja dalam berbagai aplikasi. Pengontrol PID juga kuat, artinya mereka dapat mentoleransi beberapa ketidakpastian dan gangguan dalam sistem.
Kontak untuk Pengadaan
Jika Anda tertarik untuk menggabungkan pengontrol PID ke dalam sistem kontrol Anda atau memerlukan informasi lebih lanjut tentang produk dan layanan kami, sebaiknya Anda menghubungi kami untuk berdiskusi tentang pengadaan. Tim ahli kami siap membantu Anda menemukan solusi terbaik untuk kebutuhan spesifik Anda.
Referensi
- Åström, KJ, & Hägglund, T. (2006). Pengontrol PID: Teori, Desain, dan Penyetelan. Persatuan Instrumen Amerika.
- Dorf, RC, & Uskup, RH (2017). Sistem Kontrol Modern. Pearson.
- Ogata, K. (2010). Rekayasa Kontrol Modern. Aula Prentice.