Perancangan Sistem Kontrol Antisurge Kompresor Menggunakan Model Predictive Control (MPC)

PUTU DIAH PRAJNA P, Dr.-Ing. Sihana;Faridah , S.T., M.Sc

2016 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Dalam industri migas, transportasi gas dilakukan dengan bantuan pipa. Agar gas dapat mengalir melalui pipa, tekanan gas perlu dinaikkan untuk mengatasi pressure drop Tekanan gas dinaikkan menggunakan kompresor. Salah satu kendala yang sering ditemukan dalam penggunaan kompresor adalah surge. Surge adalah keadaan tidak stabil yang diakibatkan oleh berkurangnya aliran pada masukan kompresor hingga melewati batas minimum yang ditentukan. Surge ditandai dengan adanya aliran balik pada diffuser yang dapat menyebabkan kerusakan pada kompresor. Penelitian ini bertujuan melakukan identifikasi sistem antisurge kompresor untuk mendapatkan persamaan model matematis yang akan digunakan untuk perancangan sistem kontrol antisurge menggunakan Model Predictive Control (MPC). Identifikasi sistem dilakukan dengan menggunakan metode Closed Loop Output Error (CLOE) dan Extended Closed Loop Output Error (X-CLOE). Hasil identifikasi sistem CLOE menunjukkan bahwa model plant orde 6 menghasilkan model plant terbaik pada identifikasi sistem CLOE dengan nilai loss function 6,1848, RN(i) 0,0684 dan R(0) 10,9953. Pada identifikasi dengan X-CLOE model plant orde 3 menunjukkan hasil yang paling bagus dengan nilai loss function 6.1758, RN(i) 0.0043 dan R(0) 0.0052. Perancangan MPC menggunakan model dari identifikasi sistem X-CLOE orde 3 dengan matriks beban Q_y satu, Q_u nol dan parameter hasil tuning horizon prediktif 14, horizon kontrol 54. Variasi nilai horizon prediktif dan horizon kontrol dilakukan untuk mendapatkan nilai parameter yang optimal. Ketika horizon kontrol divariasikan sebesar 2, 14 dan 20 nilai horizon prediktif dijaga tetap sebesar 54 dan ketika horizon prediktif divariasikan sebesar 15, 24 dan 54 nilai horizon kontrol dijaga tetap sebesar 14. Hasilnya nilai optimal didapatkan pada nilai horizon prediktif 15 dan horizon kontrol yang menghasilkan respons waktu menuju nilai referensi 1 detik, tidak terdapat overshoot dan tidak memiliki error steady state.

In the oil and gas industry, gas transportation are using pipelines.To make gas can flows through pipelines,the prssure of the gas should be increase to maintain pressure drop. Compressors are used to increase the pressure of the gas.One of the obstacles using compressors is surge. Surge is unstable condition of the compressor caused by reduced flow at inlet compressor and pass the minimum limit flow. Surge is characterized by the occurrence of backflow to the impeller that can damage compressors. This study aims to identify the system antisurge compressor to obtain mathematical model equations that will be used for the design of control system antisurge using Model Predictive Control (MPC) . The identification system are using Closed Loop Output Error (CLOE) and Extended Closed Loop Output Error (X-CLOE). CLOE system identification show that the plant model 6th order produces the best plant models in CLOE systems identification with a value of loss function 6,1848, RN (i ) 0,0684 and R(0) 10,9953. In X-CLOE system identifications results that 3rd order plant model is the best plant model in X-CLOE identification system with a value of loss function 6.1758, RN(i) 0.0043 and R(0) 0.0052. Design MPC is using 3rd order plant model from system identification X-CLOE with weighting matrix Q_y is one, Q_u is zero and tuning parameter results horizon predictive 54, horizon Controls 14. Variations in the value of predictive horizon and control horizon is done to get the optimal parameter values . When the control horizon varied by 2, 14 and 20 horizon predictive value was kept at 54 and when the horizon predictive varied by 15 , 24 and 54 grades horizon control is maintained at the optimum value of 14. The results obtained in the horizon predictive value of 15 and a horizon that generates control response time to the reference value of 1 second , there is no overshoot and do not have a steady state error.

Kata Kunci : CLOE,X-CLOE, MPT,MPC, antisurge/CLOE,X-CLOE, MPT,MPC, antisurge