1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Kiln merupakan salah satu bagian penting dari proses

pengolahan nikel. Fungsi utama dari kiln adalah mengeringkan dan mereduksi kandungan nikel dan besi oksida yang terkandung pada bijih agar bisa diproses di furnace. Salah satu faktor yang mempengaruhi proses pengeringan dan reduksi adalah suhu. Oleh karena itu diperlukan suatu proses pengendalian suhu untuk menjaga kualitas dari calcine pada kiln.

Selama ini masih banyak mode kendali manual digunakan untuk mengendalikan suhu pada kiln karena pengendalian otomatis berupa PID tidak mampu untuk mengatasi gangguan yang ada. PID paling umum digunakan di industri tetapi tidak cocok untuk proses yang memiliki time delay, nonliniearity, multivariable dan time varying gain (Huaijing Du, 1998). Sedangkan proses pada kiln terdapat kriteria itu smua.

Suhu yang berasal dari termokopel diamati oleh operator. Aksi kendali yang dilakukan operator adalah dengan mengatur aktuator dari air pipe apabila suhu yang ada pada kiln tidak sesuai dengan set point. Hal ini sangat tidak efektif dan untuk mengoptimalkan kinerja sistem pengendalian maka diperlukan rancang ulang pengendalian yang ada sebagai alternatif software BrainWave.

Penelitian sebelumnya (Yulianto, 2010) telah berhasil merancang sistem pengendalian pada kiln dengan menggunakan sistem kendali adaptif berbasis pemodelan adaptif dengan deret Laguerre pada TC2 (termokopel 2) secara SISO. Padahal di kiln sendiri ada 6 loop pengendalian yang mana 3 loop beroperasi secara SISO dan 3 loop beroperasi secara MIMO. Oleh karena itu pada penelitian kali ini akan dilakukan perancangan sistem kendali untuk 3 loop yang beroperasi secara MIMO.

1.2 Permasalahan Permasalahan yang muncul dalam penelitian tugas akhir ini

adalah bagaimana cara menerapkan prinsip deret Laguerre dalam

2

mendesain sistem kendali adaptif untuk sistem pengendalian suhu MIMO pada kiln.

1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian tugas akhir ini adalah:

a. Variabel proses atau variabel yang dikendalikan adalah suhu kiln (TC4, TC6 dan TC8), variabel yang dimanipulasi adalah laju aliran udara di air pipe (AP2, AP3 dan AP4) persentase putaran variable speed drive (%VSD).

b. Hukum kesetimbangan energi digunakan dalam memodelkan sistem yang direpresentasikan menggunakan persamaan perpindahan panas. Asumsi-asumsi dalam pemodelan sistem ini adalah sebagai berikut: Data yang digunakan untuk validasi model plant adalah

data sekunder. Diameter dalam dan diameter luar kiln nilainya konstan

atau memiliki ketebalan yang sama sepanjang kiln. Material padat yang lewat di dalam gas tidak termasuk dalam pemodelan. Panas spesifik, panas laten, panas reaksi, koefisien konveksi dan emisivitas tidak bergantung pada suhu dan posisi. Konduksi di gas dan material padat diabaikan serta konduksi aksial pada dinding juga diabaikan. Kecepatan dan massa material padat dan gas nilainya konstan sepanjang kiln. Perpindahan panas oleh uap air dan CO2 ke dalam gas dapat diperlakukan sebagai perpindahan panas konveksi.

Jarak radiasi flame terhadap TC4, TC6 dan TC8 cukup jauh sehingga yang terjadi hanya perpindahan panas secara konveksi.

Tidak tersedianya data mengenai konsentrasi massa sehingga reaksi reduksi dari solid diabaikan.

Aerasi pembakaran bernilai 100% ketika sisa bahan bakarnya sampai di area TC4, TC6 dan TC8 sehingga variabel yang dimanipulasi (flow udara dari AP2, AP3 dan AP4) digunakan untuk membantu proses pembakaran.

3

Panas yang tersimpan dalam gas di TC8 adalah berdasarkan perubahan suhu gas terhadap jarak di TC6, panas yang tersimpan dalam gas di TC6 adalah berdasarkan perubahan suhu gas terhadap jarak di TC4 dan panas yang tersimpan dalam gas di TC4 adalah berdasarkan perubahan suhu gas terhadap jarak di TC2. Dalam kenyataannya perubahan suhu gas tidak hanya tergantung jarak sehingga dalam pemodelan ditambahkan First Order Plus Dead Time (FOPDT) untuk mendapatkan respon yang sama dari data yang telah diperoleh.

Perubahan suhu pada wall cukup lambat sehingga dalam memodelkan panas yang tersimpan berdasarkan fungsi waktu.

Perubahan suhu (panas) pada solid ditentukan berdasarkan perubahan jarak dan waktu. Untuk fungsi perubahan jarak ditentukan oleh suhu solid sebelumnya.

Material solid menempati daerah sebesar 1/3 dari keliling reduction kiln dan sisanya adalah gas.

c. Transmitter tidak dimodelkan dan menggunakan unity feedback. Hal ini didasarkan respon yang lambat pada suhu.

d. Respon suhu pada kiln tidak terlalu fluktuatif sehingga dalam merancang kendali adaptifnya tidak memasukan model gangguan noise.

1.4 Tujuan Tujuan penelitian tugas akhir ini adalah membuat simulasi perancangan kendali adaptif MIMO berbasis Laguerre series modeling pada sistem pengendalian suhu kiln.

1.5 Manfaat Manfaat penelitian tugas akhir ini adalah dengan

menerapkan metode baru yaitu deret Laguerre pada sistem kendali adaptif dapat memperbaiki performansi sistem pengendalian suhu kiln yang bersifat MIMO. Metode ini sebagai solusi alternatif secara simulasi dari software BrainWave.

4

1.6 Sistematika Laporan Laporan tugas akhir ini terdiri atas lima bab yaitu : BAB I PENDAHULUAN. Bab ini berisi latar belakang

pengambilan topik dan judul tugas akhir, kemudian ada permasalahan yang harus dipecahkan, selanjutnya berisi tujuan tugas akhir yang harus dicapai, manfaat, dan sistematika laporan.

BAB II TEORI PENUNJANG. Bab ini berisi teori-teori yang menunjang pengerjaan tugas akhir sampai selesai, antara lain berisi: proses pembakaran di reduction kiln, sistem pengendalian pada reduction kiln, perpindahan panas pada reduction kiln, identifikasi sistem MIMO menggunakan deret Laguerre dan kendali adaptif MIMO berbasis deret Laguerre Series Modelling.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN. Bab ini berisi tahap-tahap penyelesaian masalah yang berisi penurunan rumus-rumus pemodelan sistem menggunakan hukum-hukum fisika-termodinamika. Selain itu dibahas pula masalah identifikasi sistem menggunakan fungsi Laguerre dalam bentuk persamaan ruang keadaan atau state space untuk mendapatkan parameter plant secara online menggunakan algoritma recursive least squares serta desain kendali adaptif.

BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN. Bab ini berisi hasil uji yang dilakukan terhadap sistem kendali adaptif berbasis deret Laguerre series modelling yang telah dirancang. Uji yang dilakukan berupa uji set point naik dan turun untuk mengetahui apakah respon tetap stabil, kemudian ada uji beban dan yang terakhir adalah uji gangguan atau noise.

BAB V PENUTUP. Bab ini berisi kesimpulan dari tugas akhir yang mengacu pada permasalahan sebelumnya dan diharapkan dapat menjawab permasalahan sebagai solusi. Saran dari penulis juga dicantumkan untuk memperbaiki kekurangan dari hasil perancangan.