Kontrol PID yakni abreviasi dari Proportional-Integral-Derivative. Ketiga pengontrol ini digabungkan sedemikian rupa sehingga menciptakan sinyal kontrol. Kontroler PID sanggup didapatkan dalam aneka macam aplikasi untuk kendali proses industri. Sekitar 95% dari operasi loop tertutup sektor otomasi industri menggunakan pengontrol PID.
Sebagai pengontrol umpan balik, ini menyediakan output kendali pada level yang diinginkan. Sebelum mikroprosesor ditemukan, kendali PID diimplementasikan oleh komponen elektronik analog. Tetapi hari ini semua pengontrol PID diproses oleh mikroprosesor. Pengontrol logika yang sanggup diprogram juga memiliki isyarat pengontrol PID bawaan. Karena kelonggaran dan keandalan pengontrol PID, ini secara tradisional digunakan dalam aplikasi kendali proses.
Fungsi PID
Dengan menggunakan pengontrol ON-OFF sederhana dan murah, cuma dua kondisi kendali yang dimungkinkan, menyerupai ON sepenuhnya atau OFF sepenuhnya. Ini digunakan untuk aplikasi kendali terbatas di mana dua status kendali ini cukup untuk tujuan kontrol. Namun sifat osilasi kendali ini mencegah penggunaannya dan karenanya digantikan oleh pengontrol PID.Kontroler PID menjaga output sedemikian rupa sehingga tidak ada kesalahan antara variabel proses dan set point/output yang dikehendaki oleh operasi loop tertutup. PID menggunakan tiga sikap kendali dasar yang diterangkan di bawah ini.
P-Controller
Proportional atau P- controller menyediakan output yang proporsional dengan kesalahan arus e (t). Ini membandingkan titik yang dikehendaki atau ditetapkan dengan nilai konkret atau nilai proses umpan balik. Kesalahan yang dihasilkan dikalikan dengan konstanta proporsional untuk mendapat output. Jika nilai kesalahan yakni nol, maka output pengontrol ini yakni nol.
Pengontrol ini memerlukan biasing atau reset manual dikala digunakan sendiri. Ini lantaran tidak pernah meraih kondisi stabil. Ini menyediakan operasi yang stabil namun senantiasa menjaga kesalahan kondisi stabil. Kecepatan respons meningkat di saat konstanta proporsional Kc meningkat.
I-Controller
Karena kekurangan p-controller di mana senantiasa ada offset antara variabel proses dan set point, I-controller diperlukan, yang menyediakan langkah-langkah yang diharapkan untuk menetralisir kesalahan stabil. Itu mengintegrasikan kesalahan selama periode waktu hingga nilai kesalahan meraih nol. Ini memegang nilai ke perangkat kendali selesai di mana kesalahan menjadi nol.
Kontrol integral menghemat output di saat kesalahan negatif terjadi. Ini mencegah kecepatan respon dan mempengaruhi stabilitas sistem. Kecepatan respon ditingkatkan dengan menghemat gain integral Ki.
Pada gambar di atas, di saat gain dari I-controller menurun, error stabil juga terus menurun. Untuk sebagian besar kasus, pengendali PI digunakan utamanya di mana respons kecepatan tinggi tidak diperlukan.
Saat menggunakan pengontrol PI, output pengontrol-I terbatas pada kisaran agak untuk menangani kondisi angin integral di mana output integral terus bertambah bahkan pada kondisi nol kesalahan, lantaran nonlinier di pabrik.
D-Controller
I-controller tidak punya kesanggupan untuk memprediksi sikap kesalahan di masa depan. Kaprikornus itu bereaksi secara wajar setelah set point diubah. D-controller menangani duduk masalah ini dengan mengantisipasi sikap kesalahan di masa mendatang. Outputnya tergantung pada tingkat pergantian kesalahan sehubungan dengan waktu, dikalikan dengan turunan konstan. Ini memberi tendangan permulaan untuk output sehingga mengembangkan respons sistem.
Pada gambar di atas respon dari kontroler D lebih banyak, ketimbang kontroler PI dan juga waktu solusi output menurun. Ini mengembangkan stabilitas metode dengan mengkompensasi kelambatan phase yang disebabkan oleh I-controller. Meningkatkan laba derivatif mengembangkan kecepatan respons.
Kaprikornus karenanya kami mengamati bahwa dengan memadukan ketiga pengontrol ini, kami bisa mendapat respons yang dikehendaki untuk sistem. Manufaktur yang berlainan merancang algoritma PID yang berbeda.
Metode penyetelan Kontroler PID
Sebelum kerja pengontrol PID berlangsung, mesti disetel agar sesuai dengan dinamika proses yang mau dikontrol. Desainer menyediakan nilai default untuk standar P, I dan D dan nilai-nilai ini tidak sanggup menyediakan kinerja yang dikehendaki dan adakala menyebabkan ketidakstabilan dan kinerja kendali yang lambat.Berbagai jenis metode penyetelan dikembangkan untuk menyetel pengontrol PID dan memerlukan banyak perhatian dari operator untuk menentukan nilai terbaik dari laba proporsional, integral, dan turunan. Beberapa di antaranya diberikan di bawah ini.
Metode Trial and Error: Ini yakni metode penyetelan pengontrol PID yang sederhana. Saat metode atau pengontrol berfungsi, kita sanggup menyetel pengontrol. Dalam metode ini, pertama-tama kita mesti menentukan nilai Ki dan Kd ke nol dan mengembangkan ungkapan proporsional (Kp) hingga metode meraih sikap berosilasi. Setelah berosilasi, sesuaikan Ki (istilah Integral) sehingga osilasi berhenti dan karenanya sesuaikan D untuk mendapat respons yang cepat.
Teknik kurva reaksi proses: Ini yakni teknik penyetelan loop terbuka. Ini menciptakan respons di saat input langkah dipraktekkan ke sistem. Awalnya, kita mesti menerapkan beberapa kendali output ke metode secara manual dan mesti mencatat kurva respons.
Setelah itu kita perlu menjumlah kemiringan, waktu mati, waktu naik kurva dan karenanya mengubah nilai-nilai ini dalam persamaan P, I dan D untuk mendapat nilai gain dari ungkapan PID.
Metode Zeigler-Nichols: Zeigler-Nichols merekomendasikan metode loop tertutup untuk menyetel pengontrol PID. Itu yakni metode bersepeda terus menerus dan metode osilasi teredam. Prosedur untuk kedua metode sama namun sikap osilasi berbeda. Dalam hal ini, pertama-tama kita mesti menentukan konstanta p-controller, Kp ke nilai tertentu sementara nilai Ki dan Kd yakni nol. Keuntungan proporsional ditingkatkan hingga metode berosilasi pada amplitudo konstan.
Keuntungan di mana metode menciptakan osilasi konstan disebut ultimate gain (Ku) dan periode osilasi disebut periode selesai (Pc). Setelah tercapai, kita sanggup memasukkan nilai-nilai P, I dan D di pengontrol PID oleh tabel Zeigler-Nichols tergantung pada pengontrol yang digunakan menyerupai P, PI atau PID, menyerupai ditunjukkan di bawah ini.
Struktur Kontroler PID
Kontroler PID berisikan tiga istilah, yakni kendali proporsional, integral dan derivatif. Operasi adonan dari ketiga pengendali ini menyediakan taktik kendali untuk pengendalian proses. Kontroler PID memanipulasi variabel proses menyerupai tekanan, kecepatan, suhu, aliran, dll. Beberapa aplikasi menggunakan pengontrol PID dalam jaringan cascade di mana dua atau lebih PID digunakan untuk meraih kontrol.
Gambar di atas menampilkan struktur pengontrol PID. Ini berisikan blok PID yang menyediakan output untuk memproses blok. Proses / pabrik berisikan perangkat kendali selesai menyerupai aktuator, katup kontrol, dan perangkat kendali yang lain untuk menertibkan aneka macam proses industri / pabrik.
Sinyal umpan balik dari pabrik proses ketimbang titik setel atau sinyal rujukan u (t) dan sinyal kesalahan yang cocok e (t) diumpankan ke algoritma PID. Menurut perkiraan kendali proporsional, integral dan derivatif dalam algoritma, controller menciptakan respon adonan atau output terkontrol yang dipraktekkan pada perangkat kendali plant.
Semua aplikasi kendali tidak memerlukan ketiga elemen kontrol. Kombinasi menyerupai kendali PI dan PD sungguh sering digunakan dalam aplikasi praktis.
Aplikasi PID: Kontrol Loop Tertutup untuk motor DC Brushless
