Deskripsi Sistem Kontrol [contoh]

Deskripsi:

Mata kuliah ini membahas sistem kendali dari penurunan fungsi sampai contoh penerapan sederhana. Untuk mengerti dengan baik diutuhkan dasar matematik yang cukup seperti matrik, variabel komplek, transformasi dan persamaan diferensial. Materi yang dibahas mencakup : konsep sistem kontrol, diagram block, fungsi transfer, penurunan model matematika dari sistem mekanik dan rangkaian listrik sederhana, melakukan identifikasi controlability dan observability suatu sistem, melakukan analisa respon transient, melakukan analisa kesalahan kondisi tunak (steady state), melakukan analisa kestabilan sistem.

Tujuan Instruksional Umum (TIU):

Setelah mengambil mata kuliah ini diharapkan mahasiswa mampu menurunkan model siustem yang akan dikendalikan, melakukan perancangan sistem kendali dan melakukan pengendalian serta melakukan analisa kestabilan terhadap sistem yang dikendalikan.

Minggu	Tujuan Instruksional Khusus	Pokok Bahasan	Materi	Sumber Bahasan		Ket
1	2	3	4	5		6
1	Mahasiswa mampu memahami dasar-dasar matematika yang digunakan pada sistem pengaturan	Dasar-dasar matematika	Variabel komplek, Aljabar matrik, Persamaan diferesial, Transformasi Laplace, Transformasi Laplace Balik.	Buku 1 : 2 & 3 Buku 2 : 2 Buku 3 : 4		TM
	Mahasiswa mengenali lingkungan kerja Matlab 6.0	Lingkungan kerja Matlab Bekerja dengan Matriks I	Mengakses Matlab, workspace, m-editor, explorer, matriks 1D dan 2D, peubah dan tipenya, bilangan kompleks			P
2	Mahasiswa mampu memahami dasar sistem kontrol dan komponen-komponen pembangunnya	Prinsip kerja sistem kontrol.	Prinsip kerja sistem kontrol, Komponen dasar sistem kontrol, Sistem kontrol lup terbuka, Sistem kontrol lup tertutup, Tipe sistem kontrol berumpan balik.	Buku 1 : 1 Buku 2 : 1		TM
	Mahasiswa mengenal bermacam operasi matriks dasar	Bekerja dengan matriks II	Fungsi bawaan lanjut bawaan dari fungsi, invers matrik, determinan matriks, persamaan aljabar elementer, transformasi Laplace, transformasi Laplace balik			P
3	Mahasiswa mampu memahami diagram blok, aliran sinyal dan menurunkan fungsi transfer	Fungsi transfer dan Diagram blok .	Respon impuls, Fungsi transfer sistem linier, Diagram blok, Grafik aliran sinyal (SFG), Gain formulasi untuk SFG.	Buku 1 : 4 Buku 2 : 3		TM
	Mahasiswa mampu mendefinisikan fungsi transfer dalam bentuk matriks	Fungsi transfer	Mendefinisikan fungsi transfer, mengkomputasi fungsi transfer			P
4	Mahasiswa mampu menurunkan/menghitung persamaan keadaan, matrik transisi dan hubungannya dengan fungsi transfer	Analisa variabel keadaan	Konsep keadaan, Representasi vektor matriks,  Hubungan persamaan keadaan dengan persamaan diferensial, Hubungan persaman keadaan dengan fungsi transfer.	Buku 2 : 5 Buku 3 : 3		TM
	Mahasiswa mampu menggunakan fungsi konversi dari fungsi transfer ke ruang keadaan dan sebaliknya	Fungsi konversi dari fungsi transfer ke ruang keadaan	Mendefinisikan fungsi transfer, mendefinisikan ruang keadaan.			P
5	Mahasiswa mampu menghitung dan menurunkan fungsi transfer sistem listrik dan mekanik	Model matematika sistem elektrik dan mekanik	Model matematika: rangkaian RLC, motor DC, transformator, gerak translasi, gerak rotasi, sistem, pegas.	Buku 1 : 4 Buku 2 : 4		TM
	Mahasiswa mampu menggunakan fungsi bawaan Matlab untuk menganalisis observabilitas dan kontrolabilitas	Fungsi observabilitas dan kontrolabilitas	Mendefinisikan matriks-matriks dari persamaan sistem yang hendak dianalisis observabilitas dan kontrolabilitasnya,  nilai dan vektor karakteristik			P
6	Mahasiswa mampu menganalisa controlability dan observability suatu sistem dan dalam hubungannya dengan fungsi transfer	Matriks Kontrolabilitas dan Observabilitas	Karakteristik persamaan, Nilai eigen, Vektor eigen, Kontrolabilitas sistem linier, Observabilitas sistem linier, Hubungan kontrolabilitas, observabilitas dan fungsi transfer.	Buku 2 : 5 Buku 3 : 3		TM
	Mahasiswa mampu menciptakan grafik	Grafik 2D dan 3 D	Grafik 2 dimensi dan 3 dimensi, visualisasi grafik yang dikeluarkan Matlab			P
7	Mahasiswa mampu menganalisa kestabilan sistem	Kestabilan Sistem	Analisa kestabilan melalui: ·     Kedefinitan fungsi ·     Nilai eigen ·     Letak pole-zero Jenis-jenis kestabilan	Buku 1 : 6 Buku 3 : 4		TM
	Mahasiswa mengenal dasar bekerja dengan Simulink	Simulink	Mengakses Simulink, membuat blok diagram sistem berumpan balik, mengubah parameter blok/komponen sistem, mengeksekusi blok diagram			P
8	UJIAN TENGAH SEMESTER
9	Mahasiswa mampu menghitung nilai parameter sistem kontrol orde dua	Analisa respon transient	Pembahasan sinyal keluaran sistem secara matematis (Laplace invers), sistem open loop, sistem close loop, definisi td, tp, ts, %Mp, x, underdamped dan overdamped.		Buku 1 : 6		TM
	Mahasiswa mampu mendefinisikan dan menyelesaikan sistem gelung tertutup (close loop)	Sistem gelung tertutup (close loop)	Mendefinisikan td, tp, ts; membaca grafik yang mengandung situasi underdamped dan overdamped				P
10	Mahasiswa mampu menganalisa kesalahan keadaan tunak (steady state error) dan kestabilan umum	Analisa kesalahan keadaan tunak	Membahas kesalahan-kesalahan sistem, rumus umum dari Kp, Kv, Ka, kestabilan umum dengan motoda Routh-Howritz.	Buku 1 : 7		TM
	Mahasiswa mampu menggunakan Matlab untuk menganalisis galat keadaan tunak	Galat keadaan tunak	Mendefinisikan model yang akan dianalisis, menginterpretasi keluaran hasil komputasi yang mengandung galat keadaan tunak			P
11	Mahasiswa mampu menganalisa kestabilan sistem dengan metoda Root Locus	Analisa metoda Root-Locus	Sifat dasar Root-Loci, Sifat konstruksi dari Root-Loci, Aspek penting dari konstruksi Root-Loci.	Buku 1 : 8 Buku 2 : 8		TM
	Mahasiswa mampu menyelesaikan persoalan penentuan root-loci menggunakan Matlab	Root-loci	Mendefinisikan model; menghitung root-loci model diberikan, menginterpretasi hasil komputasi yang dilakukan Matlab			P
12	Mahasiswa mampu menganalisa respon sistem dengan kriteria Nyquist	Penambahan pole-zero dan Kestabila Nyquist	Efek penambahan zero pada fungsi transfer lintasan maju, Efek penambahan pole pada fungsi transfer lintasan maju, Kriterian kestabilan Nyquist.	Buku 1 : 9 Buku 2 : 9		TM
	Mahasiswa mampu menyelesaikan persoalan kestabilan Nyquist menggunakan Matlab	Kestabilan Nyquist	Mendefinisikan representasi matriks dari model yang akan diuji, analisis kestabilan Nyquist			P
13	Mahasiswa mampu merancang kontroler PID	Perancangan Kontroler	Desain pengotrol PD, Desain pengontrol PI, Desain pengotrol PID.	Buku 2 : 10		TM
	Mahasiswa mampu menyelesaikan persoalan kompensator menggunakan Matlab	Dasar Kompensator	Mendefinisikan matrik representasi kompensator seri dan paralel, penentuan pole zero, menginterpretasi hasil komputasi yang dilakukan Matlab			P
14	Mahasiswa mampu memahami sistem kontrol dengan kompensator seri dan paralel	Teknik dasar kompensator	Kompensator seri, Kompensator paralel, Penempatan pole-zero, Kompensator lead, lag  dan lead-lag.	Buku 1 : 10 Buku 2 : 10		TM
	Mahasiswa mampu merancang pengendali (controller)	Kontroler PD, PI dan PID	Mendefinisikan matriks representasi model rancangan pengontrol PD, PI dan PID; menginterpretasi hasil komputasi			P
15	Mahasiswa mampu merancang kompensator lead, lag, lead-lag.	Perancangan Kompensator	Desain pengontrol dengan phase-lead, Desain pengontrol dengan phase-lag, Desain pengontrol dengan phase lead-lag.	Buku 2 : 10		TM
	Mahasiswa menganalisis desain kompensator menggunakan Matlab	Kompensator lead, lag, lead-lag	Mendefinisikan matriks representasi rancangan kompensatorl menginterpretasi keluaran hasil komputasi Matlab			P
16	UJIAN AKHIR SEMESTER

Buku Acuan:

1. Katsuhiko Ogata “Modern Control Engineering” ; Prentice-Hall International Editions. (Erlangga-Jakarta)

2. Benjamin C. Kuo “Automaic Control Systems” ; Prentice-Hall International Editions.

3. William L. Brogan “Modern Control theory” ; Prentice-Hall International Editions.