Salah satu sistem kendali yang umum digunakan dalam dunia industri adalah sistem kendali tekanan udara. Pengendali tekanan udara dalam industri merupakan sistem atau perangkat yang dirancang untuk mengatur dan memantau tingkat tekanan udara dalam suatu lingkungan industri. Tujuannya adalah untuk memastikan bahwa tekanan udara diatur sesuai dengan persyaratan khusus dari suatu proses industri tertentu. Modul kendali tekanan udara, Pressure Control Trainer (PCT)鈭14 di Laboratorium Kendali Proses Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Malang merupakan alat praktikum kendali tekanan yang memberikan pemahaman yang realistis kepada mahasiswa tentang cara kerja sistem kendali. Modul ini dilengkapi dengan Programmable Logic Controller (PLC) dan Human Machine Interface (HMI) yang bekerja secara online dan real-time saat membaca data dari sistem yang dikendalikan. PCT-14 dirancang untuk tujuan pendidikan, menyediakan platform praktis bagi mahasiswa untuk mempelajari teknik kendali proses dan teori kendali. Pada modul kendali tekanan PCT-14, pengendali PID merupakan pengendali utama yang digunakan. Nilai parameter kontrol PID dapat mempengaruhi karakteristik respon sistem. Penyetelan nilai parameter PID dapat dilakukan dengan beberapa metode. Metode yang telah digunakan untuk penyetelan parameter PID pada modul kontrol tekanan PCT-14 adalah metode Skogestad. Sedangkan metode yang digunakan untuk simulasi fungsi transfer sistem kontrol tekanan udara PCT-14 adalah metode Good Gain, Cohen-Coon, dan Ziegler-Nichols.
Hasil beberapa metode penyetelan PID disimulasikan pada sistem kontrol tekanan udara PCT-14 melalui diagram blok. Hasil penelitian yang dilakukan [1] menunjukkan bahwa semua parameter kontroler PID yang digunakan menghasilkan error yang kecil ketika setpoint diubah sebesar 20% dari posisi awal. Dari beberapa metode yang digunakan, metode Skogestad menunjukkan hasil penyetelan terbaik untuk kontroler PI, dan metode Good Gain untuk kontroler PID. Kinerja respons, dalam hal waktu penyelesaian, adalah 14 detik untuk pengontrol PID dan 13 detik untuk pengontrol PI, dengan sedikit offset sebesar 1%. PCT-14 sering digunakan dalam pengaturan laboratorium untuk menunjukkan bagaimana strategi kontrol yang berbeda. Metode lain yang dapat digunakan untuk menyetel nilai parameter pengontrol PID meliputi uji coba; penyetelan otomatis; algoritma genetika; dan Tyreus-Luyben.
Selain itu, metode lain untuk menyetel nilai parameter PID adalah Kontrol Model Internal (IMC). Hasil simulasi dalam penelitian menunjukkan bahwa pengontrol IMC-PID memiliki kinerja dinamis yang lebih baik dalam pelacakan titik setel, penolakan gangguan, dan ketahanan terhadap perubahan parameter sistem dan tekanan outlet dapat dikontrol dengan baik. IMC-PID dengan nilai 饾渾 yang bervariasi juga digunakan dalam desain sistem kontrol suhu Baffle Segmental Penukar Kalor Shell and Tube. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa IMC-PID dengan lambda (饾渾 > 0,1饾湉) memberikan hasil yang baik, terutama dalam menjaga stabilitas bahkan ketika gangguan ditambahkan, karena nilai IAE yang dihasilkan kecil. Oleh karena itu, metode ini menunjukkan hasil terbaik di antara berbagai metode kontrol yang digunakan. Metode desain pengontrol IMC-PID juga berhasil diuji pada model proses bioreaktor nonlinier. Pengontrol yang disarankan secara efektif mengelola suhu bioreaktor dalam skenario setpoint dan perubahan gangguan. IAE, ISE, dan ITAE digunakan untuk menilai kinerja pengontrol, dengan nilai yang sesuai masing-masing 20,99, 49,02, dan 292,50. Pendekatan yang disarankan mengungguli strategi yang didokumentasikan sebelumnya untuk manajemen suhu bioreaktor dalam hal IAE dan waktu penyelesaian selama operasi loop tertutup. Analisis kinerja perbandingan dan kontrol kecepatan Motor DC dan Servomotor DC menunjukkan bahwa pengontrol IMC-PID memberikan kinerja terbaik daripada Pengontrol Ziegler-Nichols, PI, dan PID. Tinjauan pustaka singkat ini menunjukkan bahwa desain pengontrol IMC-PID adalah topik yang dieksplorasi dengan baik karena menghasilkan hasil yang baik dan kinerja yang baik dalam responsnya. Penelitian ini bertujuan untuk membangun karya dengan menggunakan metode Internal Model Control (IMC) untuk menyetel nilai parameter PID dari modul kontrol tekanan udara PCT-14 melalui diagram blok sistem. Dengan menggunakan fungsi transfer PCT-14, hasil penyetelan disimulasikan untuk memberikan gambaran umum tentang karakteristik respons sistem. Selanjutnya, analisis kinerja dilakukan menggunakan pengontrol IMC-PID, dengan fokus pada metrik seperti waktu naik, waktu puncak, overshoot, dan waktu penyelesaian. Untuk memvalidasi efektivitas pengontrol, nilai indeks kinerja seperti Integrated Absolute Error (IAE) juga dihitung.
Penelitian ini menyajikan analisis kinerja komprehensif dari pengontrol IMC-PID yang diimplementasikan dalam sistem kontrol tekanan udara PCT-14, sebuah platform yang ideal untuk bereksperimen dengan berbagai metodologi kontrol. Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan efektivitas pengontrol IMC-PID dengan pengontrol IMC-PIDF, Good Gain – PID dan Skogestad – PI, dengan fokus pada karakteristik waktu respons berdasarkan simulasi fungsi transfer PCT-14. Analisis kinerja dilakukan dengan membandingkan karakteristik respons sistem terhadap perubahan titik setel, termasuk waktu naik, overshoot, waktu settling, waktu puncak, dan kesalahan kondisi stabil. Untuk memvalidasi efektivitas pengontrol, nilai indeks kinerja seperti Integrated Absolute Error (IAE) dihitung. Temuan penelitian menunjukkan bahwa pengontrol PID berbasis IMC mengungguli pengontrol Good Gain PID, Skogestad-PI, dan IMC-PIDF dalam menangani perubahan titik setel.
Penulis: Mohammad Ghani, Ph.D.
Tautan Artikel:
Baca juga: Menghadapi Tantangan Polusi Udara di Sekitar Industri Semen
