Pengendalian Kecepatan Turbin Otomatis Menggunakan PID Urutan Integer dan Fraksional Kontroler Berbasis Algoritma Genetik





Referensi : Referensi :Obed, Ahmed Ayan. 2019. Automatic Turbine Speed Control Using Integer And Fractional Order PID Controller Based on Genetic Algorithm. Master Thesis Altınbaş University. Istanbul.

1. Abstrak

    Di bidang kontrol otomatis, kontroler FOPID(Fractional Order Proportional Intergral Derivative) dan PID (Proportional Integral Derivative) dipakai hampir di seluruh area industri. Dari proses kecil hingga proses besar. Dengan adanya kontroler-kontroler tersebut dapat menghadirkan peningkatan presisi dan pengurangan tenaga kerja. Karena FOPID dan PID sangat vital perannya dalam industri, jadi kami berpikir tentang bagaimana cara untuk meningkatkan kontroler tersebut. Dengan memanfaatkan dunia komputasi yang sudah sangat maju untuk saat ini, kami memilih cara untuk mengembangkan FOPID dan PID  dengan menggunakan Algoritma Genetika, untuk mengetahui hasil terbaik untuk masing-masing dalam mengontrol kecepatan uap turbin. Peningkatan sebanyak mungkin diperlukan untuk memberikan penggunaan terbaik, terutama di sektor industri, karena ini adalah area di mana peralatan digunakan dan kehilangan kendali akan menimbulkan risiko, dan untuk memfasilitasi penggunaan peralatan oleh staf dan mengurangi tenaga, waktu, dan biaya 

2. Pendahuluan
Turbin uap sangat penting dan berguna dalam industri.Turbin uap adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi uap bertekanan tinggi yang tersimpan menjadi energi putar, yang dapat digunakan dalam berbagai bentuk seperti generator putar, pompa, kompresor dan penggunaan lainnya. Uap yang akan digunakan dalam beberapa tahap penggunaan turbin gabungan. poros dengan generator untuk menggerakkan, metode terbaik untuk kontrol yang sempurna sangat penting. Berbagai jenis metode kontrol seperti PID, FOPID. Dengan menggunakan kontroler-kontroler tersebut untuk mengontrol turbin uap [5], proses dilakukan dengan simulasi komputer dengan mengeksekusi program di Matlab, kemudian kita akan membandingkan hasil terbaik antara PID dan FOPID untuk diterapkan dalam aplikasi.

3. Teori




C. Genetic Algorithm (GA)
Algoritma digunakan di berbagai bidang dan tidak hanya di bidang industri, misalnya fuzzy algoritma digunakan dalam mengembangkan evaluasi standar universitas, ternyata penting dan bisa menggantikan model klasik. Pada tugas akhir ini digunakan algoritma genetika proses perbaikan parameter. Algoritma GA.s adalah salah satu metode universal untuk penelitian acak yang mensimulasikan evolusi. Mereka juga cara untuk meningkatkan. Itu secara resmi diperkenalkan pada tahun 1970 oleh John Holland di Amerika Serikat di University of Michigan. Karena dari perbaikan terus-menerus dari jenis sistem dan perhitungan, mereka telah membuatnya menarik antara sistem optimasi . Algoritma genetika, yang tidak memiliki fakta pertama, dimulai dengan solusi yang tepat untuk mencari cara terbaik untuk mencapai hasil terbaik berdasarkanf aktor lingkungan dan evolusi seperti reproduksi dan mutasi. Metode paralel adalah diadopsi untuk mencapai solusi dan menghindari konvergensi dalam solusi .

Metode Penelitian








b. Desain Sistem













c. fllowchart software










Hasil dan Pembahasan
Fungsi Transfer PID

Fungsi Transfer FOPID

Sebuah loop umpan balik dibentuk dengan fungsi transfer turbin uap dan PID yang baru terbentuk dan pengontrol FOPID. Untuk mengurangi waktu kompilasi program, transfer fungsi didefinisikan dalam file lain dan diimpor sebagai variabel global. Kesalahan untuk yang dikendalikansistem dievaluasi menggunakan MSE yang sesuai setelah input langkah diberikan. Tergantung ukurannya dari error, nilai fitness keseluruhan dari kromosom diatur fitness meningkat dengan error yang lebih sedikit. 






Permodelan sistem




Turbine Step Response of the GA-FOPID ITSE controller





















KOMPARASI 







Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan
1. Hasil yang dicapai dengan menggunakan kontrol FOPID umumnya lebih baik dari hasil
dicapai oleh PID dengan mengurangi waktu stabilitas dan waktu elevasi dan overshoot, yang membuat kinerja sistem lebih baik.

2. Metode pengendalian ITSE (Integral Time Square Error) memberikan hasil yang lebih baik daripada metode ISE(Integral Square Error) pada keduanya, baik PID dan FOPID

3. Kenaikan relative gain (Kp) mengurangi waktu kestabilan, dengan kata lain, the
kecepatan sistem kontrol akan meningkat untuk mencapai keadaan stabil secara keseluruhan. Namun, jika kenaikan Kp terlalu besar, sistem akan menjadi tidak stabil atau mungkin lepas kendali.

4. Metode pengendalian terbaik dalam penelitian ini adalah penggunaan ITSE dalam pengendalian FOPID,yang dapat diterapkan dalam setiap sistem kontrol komputer.

Saran
Akan ditingkatkan kontrol kecepatan turbin uap dengan membandingkan kinerja Pengontrol FOPID dengan  with two degree of freedom FOPID controller, akan diterapkan pada Programmable Logic Controller (PLC).

Daftar Pustaka

[1] K. J. Astrom ,"Control system design lecture notes for me 155a ," Dep. Mech. Environ. Eng.Univ. Calif. St. Barbara, p. 333, 2002,

[2] P. N. Paraskevopoulos, Modern control engineering. CRC Press, 2017.

[3] Rajan, Rekha, Salih P. Muhammed, and N. Anil Kumar. "Speed controller design for steam
turbine." International Journal of Advanced Research in Electrical Electronics and
Instrumentation Engineering 2.9 (2013).

[4] Gene F. Franklin, J. David Powell, and Abbas Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamic
Systems, Upper Saddle River, NJ, Prentice Hall, 2010.

[5] P. Wang et al., “Parameter identification of steam turbine governor system based on DEPSO algorithm,” presented at the 2017 3rd IEEE International Conference on Control Science and Systems Engineering (ICCSSE), 2017, pp. 228–232.

[6] S. A. Kochummen, N. Jaffar, and A. Nasar, “Model Reference Adaptive Controller designs
of steam turbine speed based on MIT Rule,” presented at the 2015 International Conference
on Control Communication & Computing India (ICCC), 2015, pp. 7–11.

[7] S. Bennett, “A brief history of automatic control,” IEEE Control Syst. Mag., vol. 16, no. 3,
pp. 17–25, 1996.

[8] C. A. Smith and A. B. Corripio, Principles and practice of automatic process control, vol. 2.
Wiley New York, 1985.

[9] Industrial Electronics and Controls.( 2013). General Organization for Technical Education
and Vocational Training , Riyadh, Saudi, [Online]. Available: https://download-internetpdf-ebooks.com/233-free-book



Video

Penjelasan Singkat Algoritma Genetika



Penjelasan Fractional Order PID






Simulasi Matlab




File Download



  PRAKTIKUM  ELEKTRONIKA DAN SISTEM DIGITAL OLEH : ATHALLA NOVANDRI (1910952040) DOSEN PENGAMPU: Dr. Darwison, M.T REFERENSI Darwison, 2011,...