Sejarah Perkembangan Metode Penalaan Ziegler Nichols

Sejarah pengembangan praktek dan teori sistem kontrol dilakukan pertama kali oleh James Watt dengan meneliti centrifugal governor untuk mengontrol kecepatan mesin uap pada abad ke-18.

Boulton and Watt centrifugal governor-MJ.jpg

Tokoh penting lainnya yang bertindak sebagai tokoh awal pengembangan sistem kontrol adalah Minorsky, Hazen dan Nyquist. Pada tahun 1992 Minorsky meneliti sebuah kemudi kapal dan menunjukkan bahwa kestabilan dapat ditentukan dari persamaan diferensial yang menggambarkan sistem. Pada tahun 1932 Nyquist mengembangkan sebuah cara yang cukup sederhana untuk menentukan kestabilan sistem kalang tertutup berdasarkan respon sistem kalang terbuka untuk input sinusoidal.

Pada tahun 1934 Hazen memperkenalkan istilah mekanisme servo untuk mengatur sistem kontrol posisi mengikuti perubahan input. 

Selama dekade 1940-an banyak insinyur merancang sebuah sistem dengan kalang tertutup untuk meningkatkan kualitas dan kinerja. 

Sistem kalang tertutup ialah sistem yang menjadikan outputnya menjadi masukan referensi dan kemudian kembali menjadi perhitungan dalam proses guna mencapai keluaran berikutnya.

Sistem Kalang Tertutup

Pada akhir tahun 1940 Ziegler-Nichols menyarankan aturan untuk kontroller PID, yang disebut tala aturan Ziegler-Nichols (Penalaan Ziegler Nichols). Pada tahun 1950 Banyak kontrol industri menggunakan sistem kontrol Proporsional Integral Derivatif (sistem kontrol PID) untuk mengontrol tekanan, motor, klep pneumatic, motor hidrolik dan aktuator lainnya.

Sebagai sistem modern dengan banyak input dan output menjadi akan menjadi lebih kompleks teori kontrol klasik hanya mempunyai satu input sistem, dan satu output. Sejak tahun 1960, karena ketersediaan komputer digital memungkinkan untuk menganalisis waktu dan sistem yang kompleks.

Metode Penalaan Ziegler Nichols adalah salah satu klasifikasi dari pengendalian analog di industri dengan aksi pengendalian ditentukan dari nilai waktu integral dan tetapan proporsional.

Simulasi gerakan PI setelah menerima inputan dari dinding

Metode penalaan proporsional integral berumpan balik dengan pengendali relay menggunakan penalaan Ziegler-Nichols, merupakan metode penalaan proporsional integral otomatis yang banyak digunakan pada bidang industri. Respon suatu plant dapat diatur sedemikian baik melalui pemilihan parameter-parameter kendali yang tepat.

Plant mempunyai keterkaitan dengan proses, sistem, Gangguan, Kontrol berumpan balik, Sistem kontrol berumpan balik, Sistem regulasi otomatik dan Sistem pengontrolan proses

Teknik pengendali proporsional integral memiliki parameter-parameter pengontrol, yaitu Kp dan Ti. Kp adalah konstanta proporsional dan Ti adalah waktu integral. Kp dan Ti dapat ditentukan besarnya. Waktu integral Ti mengatur aksi kendali integral, sedangkan perubahan nilai Kp berakibat pada logika aksi kendali proporsional maupun integralnya.

Penalaan proporsional integral adalah mencari nilai Kp dan Ti untuk menghasilkan tanggapan sistem yang cepat dan mempunyai keluaran yang stabil.

Ada beberapa metode penalaan yang dapat digunakan, salah satunya adalah metode penalaan Ziegler Nichols. Metode dasar penalaan Ziegler-Nichols dapat dibedakan menjadi 2, yaitu Metode ke-1 Ziegler-Nichols dan Metode ke-2 Ziegler-Nichols.

1. Proses 

adalah operasi atau perkembangan alamiah yang berlangsung secara kontinyu yang ditandai oleh suatu deretan perubahan kecil yang berurutan dengan cara yang relatif tetap dan menuju ke suatu hasil atau keadaan akhir tertentu.

2. Sistem

adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama-sama dan melakukan suatu sasaran tertentu.

3. Gangguan

merupakan suatu sinyal yang mempunyai pengaruh yang merugikan pada harga keluaran sistem. Jika dibangkitkan di dalam sistem, disebut internal; jika di luar sistem disebut eksternal dan merupakan sebuah masukan.

4. Kontrol berumpan balik

suatu operasi dengan adanya gangguan, cenderung memperkecil selisih antara keluaran dan masukan acuan dengan membandingkannya dan menggunakan selisihnya sebagai alat pengontrolan.

5. Sistem kontrol berumpan balik

dengan masukan acuan atau keluaran yang diinginkan konstan atau berubah terhadap waktu dengan lambat dan tugas utamanya adalah menjaga keluaran yang sebenarnya pada harga yang diinginkan, dengan adanya gangguan.

6. Sistem regulasi otomatik

sistem regulator otomatik dengan keluaran berupa besaran seperti temperature, tekanan, aliran, tinggi muka cairan dll. Pengontrolan proses secara luas digunakan di industri.