tugas ringkasan 8 ( Reyhan Aulia Ega Tama / 41407010013 )

Internal Model Control (IMC) - Neural Network (NN) Gain Scheduling untuk Pada penelitian ini dikembangkan suatu alternatif sistem pengendalian dengan algoritma Internal Model Control – Neural
Network Gain Scheduling (IMC-NNGS) untuk mengendalikan fraksi mol metanol dan air pada kolom distilasi tunggal
sistem biner metanol-air dengan struktur L-V. Pada struktur L-V Fraksi distilat (Xd) dipasangkan dengan laju aliran refluk
(L) sedangkan fraksi bawah dipasangkan dengan laju panas pada reboiler (Qr). Karakteristik pengendali IMC hanya
tergantung pada harga tuning λ atau time konstan filter yang diberikan kepadanya. Dengan memanipulasi harga tuning λ
maka pengendali IMC akan menjadi pengendali nonlinier, dimana pada IMC-NNGS harga λ yang di-update dari output
NN yang telah dilatih dengan input berupa error, proses variabel (PV), manipulated variabel (MV) dan setpoint dari plant.
Kinerja NN dalam melakukan gain scheduling terhadap IMC dapat meningkatkan kualitas sistem pengendalian dan
kualitas produk yang ditunjukkan secara kuantitatif dengan Integral Absolute Error (IAE). Perubahan IAE terbaik antara
IMC dan IMC-NNGS tercapai pada pengujian penambahan fraksi input (Xf), diperoleh IAE sebesar 0,234799 untuk IMC
dan IAE sebesar 0,00042 untuk IMC-NNGS atau 559 kali lebih baik. Selain itu IMC-NNGS memiliki respons sistem lebih
cepat, tidak memiliki offset, serta bersifat kokoh terhadap perubahan setpoint dan kehadiran gangguan yang mempengaruhi
proses.
Pendahuluan
IMC telah banyak diulas pada beberapa buku ajar
, dan beberapa peneliti telah mengaplikasikan
metode pengendalian IMC menggunakan pemodelan
matematis. Dalam penelitian tersebut membandingkan
respon pengendalian antara PID dengan IMC,
dan didapatkan bahwa untuk proses yang komplek,
IMC menampilkan respon yang lebih baik dan
robust dibandingkan dengan PID (konvensional
kontrol). Namun karakteristik IMC pada penelitian
diatas tidak berbeda dengan PID yaitu pengendali
yang linier. Sementara karakteristik umum dari
proses di industri merupakan proses yang nonlinier,
kompleks, multivariabel serta dipengaruhi oleh
gangguan-gangguan yang merugikan proses tersebut.
Salah satu alternatif yang dapat digunakan untuk
meningkatkan kualitas dan unjuk kerja sistem
pengendalian di industri adalah mengembangkan
strategi sistem pengendalian nonlinier.
IMC sebagai pengendali berbasis model, maka usaha
membuat pengendali IMC nonlinier dapat dilakukan
dengan membuat model yang nonlinier seperti yang
telah dilakukan oleh [2] menggunakan model dan
pengendali NN dan [3] model dan pengendali
dengan Neurofuzzy. Namun cara ini mempunyai
kendala untuk mendapatkan data openloop plant
yang bervariasi pada seluruh range pengendalian ,
sehingga perlu dipikirkan metode lain untuk mendapatkan
pengendali yang nonlinier.
Alternatif lain adalah dengan memanfaatkan NN
sebagai Gain Scheduling tuning IMC, dengan
mengatur harga λ sesuai kebutuhan plant.
NN mempunyai kemampuan dalam memodelkan
sistem yang kompleks dan bekerja pada daerah yang
non linier, sehingga dapat dimanfaatkan untuk
mengoptimasi kontroler IMC dengan mengkombinasikan
keduanya [3]. Fungsi NN disini adalah
sebagai Gain Scheduling IMC yang merubah – ubah
parameter λ sesuai kebutuhan plant.
Dalam penelitian ini IMC-NN Gain Schedulling
akan diterapkan secara simulasi menggunakan
Matlab untuk mengendalikan fraksi mol distilat dan
faksi mol produk bawah pada kolom distilasi
metanol air. Proses didalam kolom distilasi metanolair.
melibatkan beberapa variabel yaitu tekanan top
tray, temperatur di tiap tray, flow feed, konsentrasi
produk Xd dan Xb serta level kondensor dan bottom
yang saling berinteraksi satu sama lain, sehingga
proses yang berjalan didalamnya menjadi kompleks
dan non liner. Produk distilat (Xd) dan produk bawah (Xb) dipengaruhi juga oleh laju umpan/feed dan
fraksi mol feed (Xf).
Permasalahannya adalah bagaimana performansi
pengendali IMC yang dituning dengan NN untuk
mengendalikan komposisi fraksi distilat (Xd) dan
fraksi bawah (Xb) pada kolom distilasi metanol –
air?
Penelitian ini bertujuan untuk mensimulasikan dan
menganalisa kinerja performansi pengendali IMC
Gain Scheduling NN pada kolom distilasi metanol
air dan dibandingkan dengan kontroler IMC konvensional
Kesimpulan
Telah dirancang IMC-NNGS untuk mengendalikan
kualitas produk kolom distilasi methanol-air dan
menunjukkan bahwa efektifitas NN dalam menupdate
harga tuning λ pada kontroler IMC membuat
performansi sistem pengendalian IMC-NNGS lebih
baik jika dibandingkan dengan IMC konvensional,
ditinjau dari nilai IAE yang kecil, IAE yang kecil
pada pengendalian kualitas kolom distilasi menunjukkan
bahwa produk distilat (methanol) yang tidak
sesuai spesifikasi dari kualitas yang ditentukan
semakin sedikit dan produk bawah (air) semakin
ramah lingkungan, penghematan energi pada reboiler
dan kondenser dan secara keseluruhan performansi sistim menjadi lebih baik.

Totok R. Biyanto
Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri – ITS SurabayaKampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya 60111
Email : totokrb@ep.its.ac.id