PEMODELAN PENGENDALIAN TEMPERATUR PADA HEAT-EXCANGER PDF

Preview

Summary

PENGENDALIAN TEMPERATUR PADA HEAT-EXCANGER Disusun untuk melengkapi Tugas Sistem Pengendalian Otomatik kelas C Teknik Fisika - Fakultas Teknologi Industri - ITS Disusun oleh : Dionisius Andy K 2411 100 106 INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2015 PENGENDALIAN TEMPERATUR PADA HEAT-EXCANGER (...

Description

PENGENDALIAN TEMPERATUR PADA HEAT-EXCANGER Disusun untuk melengkapi Tugas Sistem Pengendalian Otomatik kelas C Teknik Fisika - Fakultas Teknologi Industri - ITS

Disusun oleh : Dionisius Andy K

2411 100 106

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2015

PENGENDALIAN TEMPERATUR PADA HEAT-EXCANGER (Sumber Refrensi : Buku Control Systems: Principles and Design [M. Gopal] Halaman 245)

1. Buat diagram blok sistem pengendalian

2. Jelaskan Komponen penyususn sistem pengendalian tersebut.  Contoller Kontroler yang digunakan adalah Kontroler Proportional dengan KP sebesar 20.  Actuator Actuator pada sistem ini adalah berupa steam valve actuator, yaitu merupakan jenis dari control valve. Dengan time constant 3 s, kapasitas maksimum 1.6 kg/sec uap, yang mempunyai karakteristik linear. Range pressure 3 – 15 psig, sehingga valve gain sebesar

Valve gain =

�

=

kg/sec/psi

Sehingga fungsi transfer dari actuator adalah sebagai berikut 



Prosess/Plant Proses/plant pada sistem pengendalian ini adalah sebuah heat exchanger, yang terdiri dari tiga blok diagram. Dimana Gp(s) adalah fungsi transfer dari proses, N1(s) adalah fungsi transfer dari temperature keluaran yang menjadi disturbance, N2(s) adalah disturbance untuk temperater inlet. Heat exchanger memiliki gain respon pada aliran uap sebesar 50 C/(kg/sec). dan time constant sebesar 30 sec. sedangkan gain respon untuk aliran fluida sebesar 3 c/(kg.sec), dan unutk inlet temperature adalah 1 c/c. sehingga dipapat 3 fungsi transfer sebagai berikut

Sensor Sensor temperature yang digunakan memiliki range 20 – 150 c. dan time constant 10 sec. sehingga sensor gain sebesar � � � Sehingga fungsi transfernya sebesar :

3. Substitusikan persamaan matematika ke dalam diagram blok tersebut, lalu sederhanakan menjadi sebuah blok diagram terbuka

eyederhanaan diagram blok menjadi digram blok terbuka, dilakukan di simulinik matlab, pertama tama dengan membuat model diagram blok diatas pada lembar kerja Simulink matlab, yaitu sebagai berikut.

Setelah itu di masukkan listing code sebagai brtikut untuk mendapatkan fungsi ransfer open loop. sys=linmod('good') nb: good adalah nama simulasi simulink yang dibuat

>> [n,d]=tfdata (tss,'v'); >> T=tf(n,d) Pada sistem ini didapatkan 3 fungsi transfer, yaitu 1 fungsi transfer untuk input terhadap output dan 2 fungsi transfer untuk input disturbance terhadap output. Sehinga bentuk diagram blok loop terbuka dari sistem pengendalian ini adalah sebagai berikut.

�

�

s

�� �

�

�

�

�

4. Tulis persamaan karaktersitiknya, dan sebutkan sistem berorde berapa dari derajat tertinggi persamaan karaktersitik. 

Persamaan karakteristik Proses Merupakan persamaan karakteristik orde 3



s

Persamaan karakteristik Disturbance 1 (outlet Termperatur) Merupakan persamaan karakteristik orde 4



Persamaan karakteristik Disturbance 2 (inlet Termperatur)

Merupakan persamaan karakteristik orde 4 5. Hitung akar akar karakteristik nya. Akar-akar dari tiga persamaan karakteristik diatas dicari dengan menggunkan matlab, sehingga didapat :  Akar-akar karakteristik Proses s Akar akar nya adalah : -0.4532 + 0.0000i -0.0067 + 0.2040i -0.0067 - 0.2040i 

Akar-Akar karakteristik Disturbance 1 (outlet Termperatur) Akar-akar nya adalah : -0.4532 + 0.0000i -0.0067 + 0.2040i -0.0067 - 0.2040i -0.0333 + 0.0000i



Akar-Akar karakteristik Disturbance 2 (inlet Termperatur) Akar-akar nya adalah : -0.4532 + 0.0000i -0.0067 + 0.2040i -0.0067 - 0.2040i -0.0333 + 0.0000i

6. jika diberi sinyal input berupa sinyal "UNITY STEP" bagaimana respon dinamiknya? Pemberian sinyal uji unity step yaitu sinyal step dengan amplitude 1, dilakukan dengan menggunakan matlab. Dengan hasil sebagai berikut. 

Untuk Fungsi Transfer proses

Dengan menggunakan matlab, dimasukkan listing program berikut :

Sehingga muncul respon fungsi transfer roses jika diberikan sinyal uji unit step yaitu sebagai berikut



Untuk Fungsi Transfer Disturbance 1

Dengan menggunakan matlab, dimasukkan listing program berikut :

Sehingga mincul respon fungsi transfer roses jika diberikan sinyal uji unit step yaitu sebagai berikut



Untuk Fungsi Transfer Disturbance 2

Dengan menggunakan matlab, dimasukkan listing program berikut :

Sehingga mincul respon fungsi transfer roses jika diberikan sinyal uji unit step yaitu sebagai berikut

7. Hitung nilai MP, tp, ts dan ess dari respon dinamik tersebut Dengan menggunakan MATLAB maka didapatkan nili-nilai parameter respon dinamik seperti MP, tp, tp dan ess yaitu sebagai berikut. 

Respon dinamik proses



Respon Dinamik Disturbance 1



Respon Dinamik Disturbance 2

8. Representasikan ulang persamaan karakteristik jawaban soal nomer (4) kedalam bentuk persamaan ruang keadaan (State Space) Konversi dari fungsi transfer menuju ke persamaan ruang keadaan dilakukan dengan menggunakan MATLAB, dan didapat hasil sebagai berikut. 

Untuk Fungsi Transfer proses

Dengan menggunakan matlab, dimasukkan listing program berikut

Sehingga didapatkan persamaan ruang keadaan A= C = [ 0 1.1110 0.1110 ] -0.4667 -0.0478 -0.0189 1.0000 0 0 D=0 0 1.0000 0 B= 1 0 0



Untuk Fungsi Transfer Disturbance 1

Dengan menggunakan matlab, dimasukkan listing program berikut :

Sehingga didapatkan persamaan ruang keadaan A= -0.5000 -0.0633 -0.0205 -0.0006 1.0000 0 0 0 0 1.0000 0 0 0 0 1.0000 0

C = [ 0.1000 0.0467 0.0048

0.0001]

D=0

B= 1 0 0 0 

Untuk Fungsi Transfer Disturbance 1

Dengan menggunakan matlab, dimasukkan listing program berikut :

Sehingga didapatkan persamaan ruang keadaan A= -0.5000 -0.0633 -0.0205 -0.0006 1.0000 0 0 0 0 1.0000 0 0 0 0 1.0000 0 B= 1 0 0 0

C = [ -0.0333 -0.0156 -0.0016 -0.0000] D=0...