Impleemntasi kontrol prediktif untuk level air pada sistem reservoir dengan waktu tunda respon bervariasi

WIDODO, Wiku Lulus, Prof. Adhi Susanto, M.Sc.,Ph.D

2010 | Tesis | S2 Teknik Elektro

Penundaan respon yang cukup signifikan pada suatu proses dapat mengakibatkan kinerja sistem kontrol yang menggunakan metodologi umpan balik negatif menjadi tidak efektif. Sistem kontrol prediktif salah satu solusi dalam mengatasi permasalahan pada proses yang memiliki penundaan respon yang cukup signifikan. MPC (Model Predictive Control) merupakan salah satu jenis kontrol prediktif yang dapat diimplementasikan secara riil untuk kontrol proses seperti halnya pengontrolan level air. Penelitian ini menggunakan kontrol prediktif jenis MPC untuk mengontrol level air pada sistem reservoir yang memiliki waktu tunda respon bervariasi. Waktu tunda respon pada sistem reservoir bervariasi karena jalur pengumpanan reservoir melalui bagian bawah reservoir, sehingga pada kondisi transien dimana debit air yang melewati pipa antara katup dan reservoir masih bervariasi mengakibatkan waktu tunda respon yang bervariasi. Penelitian terdiri dari uji kontrol secara simulasi dan uji kontrol secara riil. Panjang horison prediktif untuk simulasi adalah "simbol" =4, 7, 10 dan 20, adapun untuk uji riil adalah "simbol" =10, 20 dan 30. Hasil penelitian terdiri dari uji kontrol PI yang didesain dengan metode ciancone, uji kontrol prediktif, dan uji kontrol prediktif plus integrator. Hasil uji kontrol PI menunjukkan pada kondisi tunak, level air berisolasi dengan amplitudo relatif konstan. Pemberian gain kontrol yang lebih besar dapat menurunkan amplitudo osilasi tetapi mengakibatkan aktuator katup selalu bergerak berisolasi. Hasil uji kontrol prediktif menunjukkan bahwa level air dapat mengikuti setpoint tanpa berisolasi tapi muncul galat pada kondisi tunak dengan nilai relatif konstan. Hasil uji kontrol prediktif plus integrator menunjukkan bahwa galat pada kondisi tunak yang diakibatkan kontrol prediktif dapat diminimalkan dengan kontrol integrator yang digabungkan secara paralel pada kontrol prediktif.

Significant delayed response makes ineffective control system with negatif feedback method. Predictive Control System is a kind solution for the problem of delayed response in proses. MPC (Model Predictive Control) is a type of predictive control that can be implemented for controlling water level in realtime. This research use MPC for controlling water level in reservoir system with variant delay time in response. The feedwater inlet from bottom of reservoir causing this delay time, variant water flow in transient condition make the variation of delay time. The experiment have done with simulation and real implementation. Predictive horisons for simulation are "symbol" =4, 7, 10, 20, and for real implementation are "symbol" =10, 20, 30. The result consist of PI control, predictive control and predictive plus integrator control experiments. The experiment for PI control shows water level have oscilation with constant amplitudo. Greater gain can decreases the amplitudo of oscilation but make the valve actuator oscilates. The experiments for predictive control shows the water level has constant values in steady state, but theres is a constant steady state error. The experiments for predictive plus integrator control shows that steady state error can be minimalised by integrator control that embedded parallelly with predictive control.

Kata Kunci : Predictive control,Water level,Time delay,PI control,Integrator control