PID (Proportional-Integral-Derivative) Controller

Sistem Kontrol PID ( Proportional–Integral–Derivative controller )

Sistem Kontrol PID ( Proportional–Integral–Derivative controller ) adalah merupakan kontroler untuk menentukan presisi suatu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tesebut ( Feed back ).

Sistem kontrol PID terdiri dari tiga buah cara pengaturan yaitu kontrol P (Proportional), D (Derivative) dan I (Integral), dengan masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Dalam implementasinya masing-masing cara dapat bekerja sendiri maupun gabungan diantaranya. Dalam perancangan sistem kontrol PID yang perlu dilakukan adalah mengatur parameter P, I atau D agar tanggapan sinyal keluaran system terhadap masukan tertentu sebagaimana yang diinginkan.

1. Kontrol Proporsional

Kontrol P jika G(s) = kp, dengan k adalah konstanta. Jika u = G(s) • e maka u = Kp • e dengan Kp adalah Konstanta Proporsional. Kp berlaku sebagai Gain (penguat) saja tanpa memberikan efek dinamik kepada kinerja kontroler. Penggunaan kontrol P memiliki berbagai keterbatasan karena sifat kontrol yang tidak dinamik ini. Walaupun demikian dalam aplikasi-aplikasi dasar yang sederhana kontrol P ini cukup mampu untuk memperbaiki respon transien khususnya rise time dan settling time.

2. Kontrol Integratif

Jika G(s) adalah kontrol I maka u dapat dinyatakan sebagai u(t) = [integrale(t)dT]Ki dengan Ki adalah konstanta Integral, dan dari persamaan diatas, G(s) dapat dinyatakan sebagai u = Kd.[deltae / deltat] Jika e(T) mendekati konstan (bukan nol) maka u(t) akan menjadi sangat besar sehingga diharapkan dapat memperbaiki error. Jika e(T) mendekati nol maka efek kontrol I ini semakin kecil. Kontrol I dapat memperbaiki sekaligus menghilangkan respon steady-state, namun pemilihan Ki yang tidak tepat dapat menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem. Pemilihan Ki yang sangat tinggi justru dapat menyebabkan output berosilasi karena menambah orde sistem

3. Kontrol Derivatif

Sinyal kontrol u yang dihasilkan oleh kontrol D dapat dinyatakan sebagai G(s) = s.Kd Dari persamaan di atas, nampak bahwa sifat dari kontrol D ini dalam konteks "kecepatan" atau rate dari error. Dengan sifat ini ia dapat digunakan untuk memperbaiki respon transien dengan memprediksi error yang akan terjadi. Kontrol Derivative hanya berubah saat ada perubahan error sehingga saat error statis kontrol ini tidak akan bereaksi, hal ini pula yang menyebabkan kontroler Derivative tidak dapat dipakai sendiri

Untuk mendapatkan aksi kontrol yang baik diperlukan langkah coba-coba dengan kombinasi antara P, I dan D sampai ditemukan nilai Kp, Ki dan Kd seperti yang diiginkan.

(1) Memahami cara kerja system,
(2) Mencari model sistem dinamik dalam persamaan differensial,
(3) Mendapatkan fungsi alih sistem dengan Transformasi Laplace,
(4) Memberikan aksi pengontrolan dengan menentukan konstanta Kp, Ki dan Kd,
(5) Menggabungkan fungsi alih yang sudah didapatkan dengan jenis aksi pengontrolan,
(6) Menguji sistem dengan sinyal masukan fungsi langkah, fungsi undak dan impuls ke dalam fungsi alih yang baru,
(7) Melakukan Transformasi Laplace balik untuk mendapatkan fungsi dalam kawasan waktu,
(8) Menggambar tanggapan sistem dalam kawasan waktu

Penjelasan atau contohnya Kendali P.I.D sebagai berikut :

Contohnya saja pada lift, fungsi kendali yaitu bagaimana membuat kecepatan lift ketika dinaiki oleh jumlah orang yang berbeda (secara logika ketika hanya 1 orang kecepatan tinggi dan ketika byak kecepatan menurun) nah disini fungsi kendali walu jumlah barapapun kecepatan tetap sama,

Misalnya kita logika dengan kecepatan kereta (analogikan kecepatan konstan 80KM/jam)

Maka :
Kendali P, fungsinya mempercepat start dari kecepatan 0-80 KM/H,
Kendali I, fungsinya menjaga kecepatan ketika mencapai 80 KM/H agar tidak terjadi kenaikan atau penurunan
Kendali D, fungsinya memnjaga kecepatan 80km/h selama kereta berjalan.

sumber