Sistem Pengontrollan

1. ON-OFF Control

       Sistem ini merupakan loop control yang paling sederhana. Dalam aksi kontrol ini, final control element hanya mempunyai dua keadaan operasi. Jika sinyal kesalahan positif, controller mengirim sinyal hingga final control element (control valve) bergerak ke salah satu posisi, dan jika sinyal kesalahan negatif akan bergerak ke posisi yang lain.

2. Proportional Control (P Control)

       Dalam aksi pengontrolan proporsional, alat pengoreksi akhir memiliki suatu daerah posisi yang kontinu. Posisi tepatnya sebanding dengan besarnya kesalahan, dengan kata lain, output dari controller sebanding dengan inputnya. Efek dari kontrol proporsional adalah menghilangkan osilasi yang timbul di sekitar set point bila proportional band-nya diset (tuning) pada nilai atau keadaan yang tepat.

      Efek lain dari kontrol ini adalah adanya offset pada hasil pengontrolannya. Offset ini terjadi akibat harga setpoint tidak dapat dicapai sesudah suatu perubahan beban terjadi. Besarnya offset ini tergantung pada harga proportional band-nya. Semakin besar harga proportional bandnya maka akan semakin besar offsetnya, sebaliknya semakin kecil harga proportional bandnya maka semakin besar kemungkinan osilasi terjadi (peredaman osilasi kecil).

       Di dalam prakteknya, proportional control akan berfungsi baik untuk sistem yang proses perubahan bebannya secara lambat dan variasi set point-nya kecil, karena dengan demikian proportional band-nya dapat diambil cukup kecil.

 

3. Proportional Integral Control (PI Control)

     Dalam aksi pengontrolan proporsional plus integral, posisi alat pengoreksi akhir (control valve) ditentukan oleh dua hal :

·  Besarnya sinyal kesalahan, ini adalah bagian proporsional

·  Integral waktu dari sinyal kesalahan, artinya besarnya kesalahan dikalikan dengan waktu dimana kesalahan tersebut terjadi, ini adalah bagian integral.

Kontroler tipe ini juga dikenal sebagai kontroler proportional-plus-reset. Karakteristik penting pada controller jenis ini adalah konstanta waktu integral. Konstanta ini merupakan parameter yang dapat diatur dan kadang-kadang mengacu sebagai minutes per repeat. Tetapi didalam industri yang digunakan sebagai acuan adalah kebalikan dari konstanta waktu yang dikenal sebagai reset rate. Aksi kontrol integral menyebabkan output berubah selama error tidak sama dengan nol. Oleh karena sifat inilah, kontroler yang demikian dapat menghilangkan error bahkan pada kondisi error yang kecil.

       Efek dari penambahan Integral pada controller ini akan menghilangkan offset yang terjadi akibat proportional control, karena adanya integral terhadap waktu. Jadi offset akan terkoreksi dengan berjalannya waktu, artinya untuk menghasilkan respon yang tidak mempunyai offset maka memerlukan selang waktu tertentu.

       Efek lain dari penambahan integral adalah lebih lambatnya respon sistem, selain itu pada sistem ini akan terjadi osilasi pada saat bagian integral menghilangkan offset, serta timbulnya overshoot apabila ada perubahan beban.

Respon untuk jenis proportional + integral controller terhadap perubahan beban dapat dilihat pada grafik di bawah.

       Jenis PI controller ini dalam aplikasinya pada industri dapat menangani hampir setiap situasi kontrol proses. Perubahan beban yang besar dan variasi yang besar pada set point dapat dikontrol dengan baik tanpa osilasi yang berkepanjangan, tanpa offset permanen dan cepat ke keadaan seharusnya setelah gangguan terjadi.

4. Proportional Integral Derivative Control (PID Control)

Dua karakteristik proses yang sangat sulit pengontrolannya, dimana control PI tidak lagi memadai, yaitu: proses dengan beban berubah dengan sangat cepat dan proses yang memiliki kelambatan yang besar antara tindakan korektif dan hasil yang muncul dari tindakan tersebut. Dalam aksi pengontrolan proportional plus integral plus derivative (PID), posisi alat

pengoreksi akhir (control valve) ditentukan oleh dua hal:

·  Besarnya sinyal kesalahan, ini adalah bagian proporsional

· Integral waktu dari sinyal kesalahan, artinya besarnya kesalahan dikalikan dengan waktu dimana kesalahan tersebut terjadi, ini adalah bagian integral.

· Laju perubahan kesalahan terhadap waktu. Perubahan kesalahan yang cepat menyebabkan suatu aksi korektif yang lebih besar dari perubahan kesalahan, ini adalah bagian derivative.

       Kontroler jenis ini dikenal juga sebagai kontroler proportional-plus-reset-plus-rate. Karakteristik tambahan dengan adanya derivative control dikenal sebagai rate time (konstanta waktu derivative). kontroler PID mengantisipasi apa yang akan terjadi pada error pada masa sesaat yang akan datang dan kemudian melakukan aksi kontrol yang sebanding dengan kecepatan perubahan error saat ini. Berdasarkan sifat ini, aksi kontrol derivatif kadang-kadang mengacu sebagai anticipatory control. Walaupun demikian, aksi kontrol derivatif memiliki beberapa kelemahan seperti berikut ini :

1.    Untuk respon dengan error konstan dan tidak nol, kontroler ini tidak memberikan aksi kontrol.

2.    Untuk respon yang bergejolak, dengan error yang hampir nol, kontroler ini dapat memperoleh nilai derivatif yang besar, yang menghasilkan aksi kontrol yang besar, meskipun seharusnya tidak perlu.

       Efek dari PID controller ini adalah bila pada proses kesalahannya sangat besar, maka controller PI akan membutuhkan waktu yang panjang untuk mencapai set point-nya, tetapi untuk controller PID akan mempercepat proses pencapaian set point tersebut. Rate time akan berpengaruh terhadap respon controller, rate time yang terlalu besar mempercepat laju pencapaian set point tetapi akan menyebabkan terjadinya osilasi di sekitar set point. Respon proportional + integral + derivative (PID) controller terhadap perubahan beban dapat dilihat pada grafik dibawah.