Operational Amplifier sebagai Pengendali D (Derivative)

Kendali derivatif dapat disebut pengendali laju, karena keluaran pengendali sebanding dengan laju perubahan sinyal error. Keluaran pengontrol diferensial memiliki sifat seperti halnya suatu operasi derivatif. Perubahan yang mendadak pada masukan pengontrol akan mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan cepat. Ketika masukannya tidak mengalami perubahan, keluaran pengontrol juga tidak mengalami perubahan, sedangkan apabila sinyal masukan berubah mendadak dan menaik (berbentuk fungsi step), keluaran menghasilkan sinyal berbentuk impuls. Jika sinyal masukan berubah naik secara perlahan (fungsi ramp), keluarannya justru merupakan fungsi step yang besar magnitudenya sangat dipengaruhi oleh kecepatan naik dari fungsi ramp dan faktor konstanta Kd.

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

Ciri-ciri pengontrol derivatif :

  1. Pengontrol tidak dapat menghasilkan keluaran jika tidak ada perubahan pada masukannya (berupa perubahan sinyal kesalahan)
  2. Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran yang dihasilkan pengontrol tergantung pada nilai Kd dan laju perubahan sinyal kesalahan.
  3. Pengontrol diferensial mempunyai suatu karakter untuk mendahului, sehingga pengontrol ini dapat menghasilkan koreksi yang signifikan sebelum pembangkit kesalahan menjadi sangat besar. Jadi pengontrol diferensial dapat mengantisipasi pembangkit kesalahan, memberikan aksi yang bersifat korektif dan cenderung meningkatkan stabilitas sistem.
  4. Dengan meningkatkan nilai Kd, dapat meningkatkan stabilitas sistem dan mengurangi overshoot.

Berdasarkan karakteristik pengontrol ini, pengontrol diferensial umumnya dipakai untuk mempercepat respon awal suatu sistem, tetapi tidak memperkecil kesalahan pada keadaan tunaknya. Kerja pengontrol diferensial hanyalah efektif pada lingkup yang sempit, yaitu pada periode peralihan. Oleh sebab itu pengontrol diferensial tidak pernah digunakan tanpa ada kontroler lainnya. Hubungan antara output kontrol derivatif u(t) dengan sinyal error e(t) terlihat pada persamaan di bawah. Blok kendali derivatif ditunjukkan pada gambar di bawah. Kendali derivatif menyebabkan adanya redaman pada sistem sehingga lebih memperkecil lonjakan. Seperti pada kendali proporsional, kontrol derivatif juga tidak dapat menghilangkan offset.

gambar diagram blok kontrol derivatif

Blok diagram pengendali derivatif seperti gambar di bawah ini.

Blok Diagram Pengendali D Sistem Terbuka

 

Blok Diagram Pengendali D Sistem Tertutup

Rangkaian Error Detector dibuat dari operational amplifier sebagai penguat differensial yang tujuannya untuk mengatur sensitifitas dari Sensor LM35. Sensor LM35 dipasang pada konektor dengan posisi kaki 1 terhubung ke catu daya, kaki 2 terhubung ke masukan non inverting dan kaki 3 terhubung ke ground, seperti gambar di bawah. Keluaran operational amplifier penguat differensial dihubungkan ke rangkaian operational amplifier derivatif yang dipasang paralel, agar masing-masing pengatur dapat diatur parameternya secara terpisah. Bentuk sinyal keluaran dari pengatur derivatif dihubungkan ke operational amplifier sebagai penguat penjumlah atau penguat pembalik untuk membalikkan sinyal dari pengatur derivatif, seperti pada gambar di bawah ini. 

Bentuk Sinyal Keluaran Pengendali D

 

Skema rangkaian Operational Amplifier sebagai Pengendali D di bawah ini.

Rangkaian Op Amp sebagai Pengendali D

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *