Kontrol Proporsional (P) Kontroler proporsional merupakan suatu cara untuk mengontrol suatu system yang memiliki keluaran yang sebanding (proporsional) dengan besarnya kesalahan (error) atau selisih antara besaran yang diinginkan dengan harga aktualnya. Atau lebih lebih gampangnya keluaran control proporsional adalah perkalian antara konstanta proporsional dengan masukannya. U(t) = Kp . e(t) Atau dalam bentuk laplace U(s)/E(s) = Kp Diagram bloknya adalah sebagai berikut :
Gambar blok diagram diatas merupakan hubungan antara besaran setting, besaran actual dengan besaran controller proporsional. Kontroler Proporsional memiliki karakteristik : -
Mempercepat proses
-
Tidak merubah orde proses
-
Meningkatkan overshoot
-
Tidak menghilangkan offset
Kontrol Intregral (I) Berfungsi untuk menghasilkan respon system yang memiliki kesalahan stabil nol. Hal ini tidak bisa dilakukan oleh pengontrol proporsional. Dengan menggunakan control integral ini respon sistemnya dapat diperbaiki, yaitu memiliki kesalahan stabil nol.
u(t) = K i∫
()
Dalam laplace () = ()
Keluaran kontroler merupakan penjumlahan yang terus menerus dari perubahan masukannya. Kalau sinyal error tidak mengalami kesalahan maka keluaran akan menjaga keadaan seper ti sebelum terjadinya perubahan masukan.
Konstanta integral Ki yang berharga besar akan memperce pat hilangnya offset. Tetapi semakin besar nilai Ki maka mengakibatkan osilasi pada sinyal keluarannya. Karakteristik control integral : -
Menghilangkan error steady state
-
Respon lebih lambat daripada control proporsional
-
Menimbulkan ketidakstabilan system
Kontrol Derivative (D)
Blok diagram di atas menunjukkan hubungan antara sinyal masukan dengan sinyal keluaran kontroler derivative. Keluaran pengontrol derivative memiliki sifat seperti operasi diferensial. Perubahan yang mendadak pada masukan kontroler akan mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan cepat. Aksi kontroler turunan sering disebut control laju ( rate control ), karena besar keluaran kontroler sebanding dengan laju perubahan sinyal kesahalan. Apabila sinyal masukan tidak mengalami perubahan maka keluaran pengontrol jug atidak me ngalami perubahan, sedangkan pada saat sinyal masukan berubah mendadak dan menaik (fungsi step), keluaran menghasilkan sinyal berbentuk impuls. Jika sinyal masukan berubah naik secara perlahan (ramp), keluarannya justru merupakan fungsi step yang besar. Hal ini terjadi kare na sangat dipengaruhi oleh kecepatan naik dari fungsi ramp dan factor konstanta diferensial. Karakteristik kontroler derivative : -
Pengontrol ini tidak dapat menghasilkan keluaran bila tidak ada perubahan pada masukannya (sinyal error).
-
Jika sinyal error berubah terhadap waktu, maka keluaran yang dihasilkan pengontrol tergantung pada nilai Td dan laju perubahan sinyal error.
-
Pengontrol derivative mempunyai suatu karakter untuk mendahului, sehingga pengontrol ini dapat menghasilkan koreksi yang signifikan sebelum error menjadi sangat besar. Jadi pengontrol ini dapat mengantisipasi kesalahan, memberikan aksi yang bersifat korektif, dan cenderung meningkatkan stabilitas system.
-
Namun disamping punya keunggulan dalam mendahului, aksi control turunan mem punyai kelemahan dalam hal memperkuat sinyal noise sehingga dapat menimbulkan pengaruh saturasi pada actuator.
Kontrol Proporsional Integral (PI) Gabungan aksi control proporsional da aksi kontroler integral membentuk aksi control proporsional plus integral. Gabungan aksi ini mempunyai ke unggulan dibandingkan masing-masing penyusunnya. Keunggulan utamanya adalah diperoleh keuntungan dari m asing-masing aksi control dan kekurangan aksi control yang satu dapat diatasi. Diketahui bahwa pengontrol proporsional memberikan aksi control proporsional dengan erroe yang mengakibatkan pengurangan rise time dan menimbulkan kesalahan keadaan offset, sedangkan pengontrol integral memberikan aksi control sebanding dengan jumlah kesalahan sehingga dapat mengurangi kesalahan keadaan o ffset tapi mengakibatkan respon transien memburuk. Dari karakteristik masing-masing aksi tersebut kemudian dipadukan sehingga secara keseluruhan memiliki tujuan untuk mempercepat reaksi sebuah system dan menghilangkan offset.
Kontrol Proporsional Derivative (PD) Keluaran dari kontroler PD sebanding dengan laju perubahan sinyal kesalahan sehingga aksi control sering disebut (rate control).
Waktu derivative Td adalah selang waktu bertambah majunya respon aksi control proporsional yang disebabkan oleh aksi laju. Kontroler PD tidak mengubah orde proses, tidak menghilangkan osilasi, tidak menghilangkan offset, akan tetapi mengurangi osilasi keluaran dan mengurangi overshoot.
Kontrol PID Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing pengontrol P, I dan D dapat saling menutupi dengan menggabungkan ketiganya secara parallel menjadi pengontrol proporsional plus integral plus derivative. Elemen-elemen pengontrol P, I, dan D masing-masing secara keseluruhan bertujuan untuk mempercepat reaksi sebuah system, menghilangkan offset dan menghasilkan perubahan awal yang besar.
Karakteristik pengontrol PID sangat dipengaruhi oleh kontribusi besar dari ketiga paramete r P, I dan D. Pengaruh konstanta Kp, Ti, dan Td akan mengakibatkan penonjolan sifat dari masing-masing elemen. Satu atau dua dari ketiga konstanta ter sebut dapat diatur lebih menonjol disbanding yang lain. Konstanta yang dominan itulah akan memberikan pengaruh pada respon system secara keseluruhan.
