Dokumen ini membahas tentang perancangan kontrol PID menggunakan MATLAB untuk mengontrol sistem dengan feedback loop tertutup. Dokumen ini menjelaskan konsep dasar kontrol PID, karakteristiknya, diagram blok, dan contoh penerapannya pada kontrol kecepatan motor DC.

1. PERANCANGAN KONTROL
PID
MENGGUNAKAN MATLAB
Oleh :
Pamor Gunoto, MT
TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS RIAU KEPULAUAN
BATAM

2. Sistem Kontrol Lengkap

3. Sistem Kontrol
• Sistem kontrol pada sistem loop tertutup
menggunakan blok diagram seperti dibawah ini
e u

4. KONTROL PID
Pedoman Umum Mendesain Kontroler PID
1. Buatkan Model Matematik Plant yg akan diuji
2. Dapatkan Respon Loop terbuka dan tentukan apa
saja yang ingin ditingkatkan
3. Tambahkan Kontrol – P untuk menambah waktu naik
4. Tambahkan Kontrol – D untuk menambah overshoot
5. Tambahkan Kontrol – I untuk menghilangkan
kesalahan tunak
6. Seimbangkan setiap Kp, Ki, Kd sampai didapatkan
keseluruhan respon yang diinginkan. Dapat merujuk
kepada tabel karakteristik kontroler

5. Karakteristik PID
Respon Loop
Tertutup
Waktu Naik Overshoot Waktu Turun Kesalahan
Keadaan Tunak
Kp Menurun Meningkat Perubahan
Kecil
Menurun
Ki Menurun Meningkat Meningkat Hilang
Kd Perubahan
Kecil
Menurun Menurun Perubahan
Kecil
Catatan :
Parameter-parameter tersebut diatas, tidak bersifat independen, sehingga pada saat salah
satu nilai konstantanya diubah, maka mungkin sistem tidak akan bereaksi seperti yang
diinginkan

6. Diagram Blok Kontrol PID
Fungsi Alih :

7. Respon Time

8. Respon Time

9. Contoh Respon Waktu
Waktu tunda = 1 detik
Waktu naik = 0,9 detik
Waktu penetapan = 9 detik
Kesalahan tunak = 0,02
Waktu puncak = 2,5 detik
Lewatan maksimum = 0,3

10. Respon Sistem Kontrol
• Respon sistem terbuka (open loop response)
dengan memberikan memilih jenis input yang akan
dimasukkan ke dalam sistem. Input ini bisa berupa
step, pulse, ramp, sinus, dan sebagainya
• Untuk menghasilkan sistem kontrol yang baik,
diperlukan sistem yang tertutup (close loop system).
• Sistem ini memiliki feedback, yang akan
membandingkan kondisi sesungguhnya dengan
seting poin yang diberikan.

11. Fungsi Transfer Sistem
Gc(s) Gp(s)
H(s)
E(s)
Error
signal
Control
input
Reference
input
R(s)
Feedback
PlantKontroler
Output
U(s) Y(s)
)()(1
)(
)(
)(
SHsG
sG
sR
sY


-
+
Dengan G(s) = Gc(s).Gp(s)

12. Contoh kasus (Open Loop)
• Sebuah fungsi transfer dari plant yaitu
• Apabila diberi masukan dengan input step maka respon
timenya adalah (tanpa kontroler)
C(s)

13. Kontroler Proporsional
• Dari tabel 1 diketahui bahwa Kontroler Proporsional (P)
dapat mengurangi rise time, menambah overshoot, dan
mengurangi steady state error.
• Diagram Blok sistem

14. Kontroler P
• Fungsi Tranfer C(s)/R(s) adalah
Misal, diambil konstanta Kp = 300, maka
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Close Loop Step Kp=300
Time (sec)
Amplitude

15. Rangkaian Analog (Op-Amp)
• Kontroler Proporsional (P)
U
e

16. Kontroler Proporsional-Derivative
• Mengurangi overshoot
• Mempercepat waktu stedy state

17. Kontroler PD
• Fungsi transfer C(s)/R(s) adalah
Misal, diambil konstanta Kp = 300 dan Kd = 10, maka
Kp=300;
Kd=10;
num=[Kd Kp];
den=[1 10+Kd 20+Kp];
t=0:0.01:2;
step(num,den)
title('Close Loop Step Kd=10 Kp=300')
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Close Loop Step Kd=10 Kp=300
Time (sec)
Amplitude

18. Perbandingan P dan PD
Kontrol PD lebih baik
dari P
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Close Loop Step Kd=10 Kp=300
Time (sec)
Amplitude
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Close Loop Step Kp=300
Time (sec)
Amplitude
OVERSHOOT
KURANG

19. • Kontroler PD
Kontroler Proporsional-Derivative

20. Kontrol Proporsional-Integral
• Memiliki karakteristik mengurangi rise time
• Menambah overshoot dan setling time
• Menghilangkan steady state error

21. Kontroler PI
• Fungsi transfer C(s)/R(s) adalah
Misal, diambil konstanta Kp = 30 dan Ki = 70, maka
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
Close Loop Step Ki=70 Kp=300
Time (sec)
Amplitude
Kp=30;
Ki=70;
num=[Kp Ki];
den=[1 10 20+Kp Ki];
t=0:0.01:2;
step(num,den)
title('Close Loop Step Ki=70 Kp=30')

22. • Kontroler PI
Kontroler PI

23. Kontroler Proporsional-Integral-Derivatif
• Diagram Blok PID adalah

24. Kontroler PID
• Fungsi transfer C(s)/R(s) adalah
Misal, diambil konstanta Kp = 350, Ki = 300 dan Kd = 50, maka

25. PID dengan OP-AMP
Proporsional
Integral
Derivatif
Summer

26. Perancangan Kontrol PID pada
Motor DC
• Perancangan ini adalah pengaturan tegangan (V)
(input) untuk mengatur/kontrol Kecepatan Motor DC
(ω)(output)

27. Motor DC
• Model Matematik

28. Motor DC
0113,010.1,410.4
105,0
)( 327

 
ss
sGp
s
KsKsK
sGc iPD 

2
)(

29. Motor DC
)().()( sGpsGcsG 
iPD
ipD
KKsKs
KsKsK
sR
sC
105,0)105,00113,0()105,010.1,4(10.4
105,0105,0105,0
)(
)(
2337
2


 
sss
KsKsK
sG iPD
0113,010.1,410.4
)(105,0
)( 2337
2


 

30. SEMOGA BERMANFAAT
Terima Kasih