Prak-7: Menggunakan Simulink Dalma Matlab

Imam Ibnu Badri Komputasi Teknik 08.38

Kompetensi dasar dan indikator

1 Kompetensi Dasar

Setelah mengikuti praktikum ini, mahasiswa mampu:

Menggunakan simulink dalam Matlab dan memanfaatkannya dalam membangun sistem yang berhubungan dengan bidang Teknik Elektra

2 Indikator

1. Menggunakan simulink dalam Matlab dan memanfaatkannya dalam membangun sistem yang berhubungan dengan bidang Teknik Elektra

Mahasiswa berhasi l mendesain sebuah sistem menggunakan blok simulink dan menampilkan hasil simulasi

Dasar Teori

1 Dasar teori
Simulink merupakan software yang berfungsi untuk pemodelan, simulasi dan analisis sistem dinamik. Software ini dapat membuat diagram blok, mensimulasikan perilaku sistem, mengevaluasi kinerjanya , dan menyempurnakan desain.

Simulink diintegrasikan dengan Matlab, memberikan akses langsung ke berbagai macam alat analisis dan desain Simulink digunakan untuk mendesain sistem kontral, desain DSP, desain sistem komunikasi, dan aplikasi simulasi lainnya.

Simulink memiliki blok perpustakaan dari subsistem, sumber (yaitu, generator fungsi), dan sink dapat disalin. Blok subsistem mewakili sistem linear, nonlinier, dan diskrit. Objek LTI dapat dihasilkan jika toolbox sistem kontrol diinstal.

1 Fitur simulink untuk membuat linier, nonlinier, diskrit, atau multi masukan/sistem keluaran.

Fasilitas untuk membuat blok khusus.
Struktur model hirarkis yang tidak terbatas.
Koneksi skalar dan vektor.
Simulasi interaktif dengan tampilan langsung.
Dapat melakukan analisis untuk mengubah parameter model.
Perpustakaan blok simulink dapat diperpanjang dengan set blok tujuan khusus.

2 Penggunaan Simulink
a. Strarting Simulink
Langkah pertama untuk memulai simulink yaitu dengan mengklik tombol simulink library di Too/strip seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.1.

Gambar 7.1 Simulink Library

b. Creating a New Model
Untuk membuat model baru klik icon "create a new model" pada toolbar library browser seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.2. New model window yang bemama untitled akan ditunjukkan pada Gambar 7.3.

Gambar 7..2 Simulink LibraryBrowser

Gambar 7.3 Untitled Model pada Simulink

Model yang ada dapat dibuka dengan mengklik tombol open model pada simulink library browser. Tombol ini berada tepat di sebelah kanan tombol model baru. Model yang dapat dibuka dari bagian file pada tab home pada Toolstrip atau dari searchbar di bawah Toolstrip pada window Matlab.

c. Editing an Existing Model
Untuk mengubah model yang pemah dibuat yaitu dengan klik icon open toolbar library browser atau pilih open pada menu file kemudian pilih jilename model yang akan diubah.

d. Blok Diagram
Untuk membuat blok diagram, langkah pertama yaitu klik simulink library browser kemudian pilih source kemudian step .Drag step tersebut ke dalam model seperti ditunjukkan pada Gambar 7.4.

Gambar 7.4 Drag Unit Step Function ke Dalam Model

e. Assemble and Label Subsystems
Drag subsystem (blok) ke model dari browser, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.5. Untuk posisi, drag dengan mouse untuk mengubah ukuran, klik pada subsistem dan drag. Untuk mengganti nama, klik nama yang ada kemudian pilih teks yang ada, dan ketik nama baru.

f. Interconnect Subsystems and Label Signals
Posisikan pointer pada panah kecil sisi subsistem, tekan tombol mouse, dan tarik penunjuk silang yang dihasilkan panah kecil subsistem berikutnya. Sebuah garis akan ditarik di antara keduanya subsistem.

Garnbar 7.5 Sirnulink Block Libraries: a. Continuous Systems; b. Sources (Figure Continues)

g. Menggunakan Simulink Untuk Desain Sistern Kontrol
Pada bagian akan dibahas cara rnenggunakan sirnulink untuk rnerancang sistern kontrol yang rnernenuhi spesifikasi. Khususnya, sirnulink akan berkonsentrasi pada desain kornpensasi PID. Pada sub bah ini akan membahas kornpensator PID yang dirancang secara otornatis seperti waktu respons dan perilaku sernentara.

Sirnulink rnendesain kontroler PID rnenggunakan kontrol turunan dengan filter low-pass untuk mengurangi noise. Desainnya rnernbutuhkan nilai negatif dari turunan.

Langkah Praktikum

a. Desain Otomatis dari PID Controllers
Desain otomatis dari PID menghasilkan ketahanan dan waktu respons yang wajar. Setelah desain awal, penyesuaian lebih lanjut tersedia, temasuk waktu respon, bandwidth, dan fasa.

Buat diagram simulink sistem kontrol umpan balik linier atau nonlinier yang berisi pengontrol PID.
Tetapkan nilai awal untuk kontroler PID. Klik-ganda pada kontroler PID dan luncurkan parameter function block PID Controller window. Pada tab main, masukkan nilai nominal untuk parameter pengontrol.
Sesuaikan kontroler PID, klik tune dalam parameter fungsi blok PID Controller window. Klik tombol tampilkan parameter pada Toolstrip PID jendela tuner untuk mengekspos data kinerja, temasuk keuntungan PID yang dirancang. Jika respons memenuhi persyaratan, klik tombol perbarui blok di Toolstrip dari jendela PID tuner untuk menulis parameter PID ke controller.
Ubah desain melalui penyetelan interaktif jika diperlukan, ubah perfomanya dengan memindahkan time response dan slider transient behavior di tengah toolstrip jendela PID tuner. Klik blok pembaruan untuk menulis parameter PID ke pengontrol.

b. Desain Otomatis dari PID Controller
Dalam contoh ini ikuti langkah-langkah yang disebutkan sebelumnya untuk mengotomatiskan desain kontroler PID seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.6. Persyaratannya adalah (1) waktu penyelesaian kurang dari 1 detik; dan (2) kurang dari 5% overshoot. ·

Buat diagram simulink untuk membuat diagram blok simulink seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.6 di mana blok kontroler PID ditemukan di simulink library browser.
Tetapkan nilai awal untuk kontroler PID, double klik hasil kontrol PID seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.7. Untuk nilai awal pilih persatuan dan mengklik terapkan.
Sesuaikan kontroler PID, klik tune seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.7. Untuk meluncurkan PID tuner window ditunjukkan pada Gambar 7.8 (a). Klik tombol tampilkan parameter , yang ditunjukkan dilingkari, pada toolstrip jendela PID tuner untuk menampilkan parameter dan kinerja.

Gambar 7.6 Diagram Blok Simulink
Gambar 7.7 Penetapan Nilai Awal PID
Ubah desain melalui tuning interaktif kemudian atur pengontrol menggunakan penggeser waktu respons dan transient bahavior. Terakhir, klik tombol perbarui blok untuk menulis parameter PID ke pengontrol. Desain akhir ditunjukkan pada Gambar 7.8 (b).

Gambar 7.8 Tampilan Parameter PID (a). PID Tuner Window (b). · Desain Akhir Pameter PID

c. Penyelarasan Otomatis Pengontrol PID dan Desain Grafis
Dalam subbagian ini, mulailah desain PID dengan tuning otomatis yang diikuti oleh desain grafis pilihan dengan menggunakan plot bode, root locus, dll.

Buatlah diagram simulink. Mulailah dengan sistem kontrol umpan balik linier atau nonlinier yang berisi pengontrol PID.
Mulai desain kompensator. Dari bilah menu diagram blok simulik kemudian pilih analisis/ desain kontrol/ perancang sistem kontrol. Pilih blok untuk tune di control window and estimation tools manage. klik select blocks. Pada blok select to tune yang dihasilkan, pilih PID Controller dan klik ok.
Pilihlah tanggapan loop tertutup yang responsnya akan dianalisis pad diagram blok simulink, kemudian pilih input dan output untuk loop tertutup. Klik kanan pada input dan pilih linear analysis points / input perturbation. Klik kanan pada titik output dan pilih Linear Analysis Points / Output Measurement.
Tune block dan tampilkan design configuration wizard. Klik next dan pilih plot grafis sesuai desain. Klik next dan pilih plot analisis sesuai desain. Periksa isi kotak plot yang sesuai dengan respons sesuai plot analisis untuk ditampilkan. Klik finish dan tampilkan LTI viewer untuk SISO design task window yang berisi plot analisis sesuai desain.
Melakukan penyetelan otomatis dari kontroler PID di jendela contra and estimation tools manager, pilih tab automated tuning di kanan atas. Pilih PID tuning pada metode desain : menu drop-down . Pilih tuning metode dan jenis pengontrol. Klik update compensator, pilihlal: compensator gains dan perbaharui respons dan kurva desain grafis. Klik update simulink block parameters.
Evaluasi hasil, Klik kanan kurva respons dan pilih characterict ics. Pilih setiap pilihan yang diinginkan di bawah characterict ics. tambahkan penanda plot ke kurva pada titik pengukuran yang sesuai. Klik setiap penanda untuk membaca data hasil.
Tingkatkan kinerja dengan plot desain grafis. Ubahlah kutub PID dan gains hingga respons memenuhi persyaratan. Anda dapat menambahkan batas-batas kinerja dengan mengklik kanan grafik desain dan memilih desaign requirements / new. . . . dari menu pull down pilih persyaratan yang diinginkan. Setelah menutup jendela, batas kinerja ditempatkan pada plot desain grafis.