PID (Proportional-Integral-Derivative) Controller

PID merupakan singkatan dari Proportional-Integral-Derivative Controller yang digunakan dalam sistem kontrol otomatis untuk mengendalikan suatu proses atau sistem. Kontroler PID digunakan untuk keperluan pabrik dengan tujuan agar proses produksi suatu pabrik lebih efektif dan efisien. PID digunakan untuk menentukan tingkat kepresisian sautu sistem instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem tersebut. PID memiliki tiga komponen dasar, yaitu Proporsional (P), Integral (I) dan Derivatif (D) untuk menghitung keluaran kontrolnya.

 

Komponen Dasar PID 

 

 

1. Proportional (P)

 

Komponen proporsional berkaitan dengan perbedaan antara setpoint atau nilai yang diinginkan dan nilai aktual variabel sistem. Proporsional menghasilkan sinyal keluaran yang proporsional terhadap kesalahan saat ini. Pada konteks ini, semakin besar perbedaan antara setpoint dan nilai aktual, maka semakin besar pula sinyal keluaran yang dihasilkan oleh komponen proporsional. Hal ini meminimalkan overshoot dan mempersingkat waktu penyeimbangan sistem. 

 

Ciri - ciri Komponen Proporsional

 

1. Jika nilai Kp kecil, maka komponen proporsional hanya mampu melakukan koreksi kesalahan yang kecil. Hal ini akan menghasilkan respon sistem yang lambat.

 

2. Jika nilai Kp dinaikkan, maka respon sistem akan semakin cepat mencapai keadaan yang diinginkan.

 

3. Namun jika nilai Kp lebih besar, maka akan mencapai harga yang berlebihan dan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil atau respon sistem akan berosilasi.

 

4. Nilai Kp dapat diatur sedemikan rupa sehingga akan mengurangi steady state error, namun tidak dapat menghilangkannya.

 

2. Integral (I)

 

Komponen integral berkaitan dengan jumlah semua kesalahan dalam waktu. Hal ini memungkinkan kontroler untuk menyesuaikan keluaran berdasarkan kesalahan akumulatif sepanjang waktu. Integral membantu menghilangkan kesalahan steady-state, yang berarti kesalahan yang akan terus ada bahkan jika kontroler P sudah mencapai setpoint dan sangat bermanfaat untuk mengatasi drift atau perubahan setpoint yang lambat.

 

Ciri - ciri Komponen Integral

1. Keluaran komponen integral memerlukan selang waktu tertentu, sehingga integral ini cenderung memperlambat respon.

 

2.  Ketika sinyal kesalahan bernilai nil, maka keluaran integral akan bertahan pada nilai sebelumnya.

 

3. Jika sinyal kesalahan tidak bernilai nol, maka keluaran akan menunjukkan kenaikan atau penurunan yang dipengaruhi oleh besarnya sinyal kesalahan dan nilai Ki.

4. Konstanta integral Ki yang bernilai besar akan mempercepat hilangnya offset. Namun semakin besar nilai konstanta Ki, maka akan mengakibatkan peningkatan osilasi dari sinyal keluaran pengontrol.

 

3. Derivatif (D)

 

Komponen derivatif berkaitan dengan laju perubahan kesalahan dan akan menilai seberapa cepat perubahan kesalahan tersebut. Komponen ini membantu dalam meredam overshoot dan meningkatkan kestabilan sistem. Dengan menghitung seberapa cepat variabel sistem mendekati setpoint, maka dapat membantu mencegah gejolak dan osilasi yang berlebihan. 

 

Ciri - ciri Komponen Derivatif

 

1. Jika tidak ada perubahan pada masukannya, maka komponen ini tidak dapat menghasilkan keluaran.

 

2. Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran yang dihasilkannya tergantung pada nilai Kd dan laju perubahan sinyal kesalahan.

 

3. Komponen ini memiliki suatu karakter untuk mendahului, sehingga dapat menghasilkan koreksi yang signifikan sebelum pembangkit kesalahan menjadi sangat besar. Jadi, komponen diferensial dapat mengantisipasi dalam memberikan aksi yang bersifat korektif, pembangkit kesalahan dan cenderung meningkatkan stabilitas sistem.

4. Jika Anda meningkatkan nilai Kd, maka dapat meningkatkan stabilitas sistem dan mengurangi overshoot.

 

Jika ketiga komponen tersebut digabungkan dalam kontroler PID, maka akan menghasilkan sinyal keluaran yang akan mengontrol variabel sistem sehingga mendekati setpoint yang diinginkan. Nilai-nilai koefisien PID, yaitu Kp, Ki dan Kd yang digunakan untuk mengatur sejauh mana masing-masing komponen berkontribusi terhadap keseluruhan kontrol. Pengaturan yang tepat dari koefisien ini adalah penting untuk memastikan bahwa kontroler PID berfungsi dengan baik.