Perancangan Sistem Kontrol Ketinggian Muka Cairan Pada Tangki Spherical Menggunakan Kontroler PID-Gain Scheduling

Authors

  • Fariz Galang Rizqi Universitas Diponegoro
  • Wahyudi Wahyudi Universitas Diponegoro

DOI:

https://doi.org/10.22441/jte.2025.v16i2.007

Keywords:

Gain Scheduling, Kontrol PID, Tangki Spherical, Adaptif, Kontrol level, Non-linear

Abstract

Tangki spherical adalah salah satu tangki pressure vessel yang memiliki bentuk yang sangat nonlinear karena bentuk geometrisnya dan tangki ini banyak digunakan pada industri untuk menyimpan cairan dengan kapasitas besar. Tangki spherical ini banyak digunakan karena keunggulannya untuk mendistribusi tegangan yang lebih merata sehingga cenderung tidak memiliki titik lemah, dan juga luas permukaan per satuan  volume yang dimiliki lebih kecil membuatnya panas yang ditransferkan dari lingkungan lebih kecil dibandingkan bentuk tangki lainnya. Pengendalian ketinggian muka cairan pada tangki ini menjadi tantangan karena sifat nonlinearnya yang menyebabkan dinamika proses bervariasi secara ekstrem. Penelitian ini mengusulkan metode kontrol PID dengan pendekatan Gain Scheduling (PID-GS) untuk mengatasi tantangan tersebut. Metode ini memungkinkan parameter kontrol beradaptasi dengan melakukan penjadwalan sesuai perubahan kondisi operasi. Simulasi pada penelitian ini menggunakan MATLAB Simulink untuk mengevaluasi performa PID-GS dibandingkan PID konvensional pada berbagai setpoint. Hasil simulasi menunjukkan bahwa PID-GS memiliki rise time lebih cepat, final value lebih akurat, dan overshoot yang lebih kecil dibandingkan PID konvensional. Selain itu, PID-GS memberikan stabilitas sistem yang lebih baik dengan settling time yang lebih singkat. Analisis kesalahan kumulatif menggunakan parameter seperti IAE, ITAE, ITSE, dan ISE menunjukkan bahwa PID-GS unggul pada setpoint rendah hingga menengah. Namun, peningkatan kesalahan kumulatif pada setpoint tinggi menunjukkan perlunya optimasi lebih lanjut terhadap parameter Gain Scheduling. Secara keseluruhan, PID-GS menawarkan solusi kontrol yang efektif dan efisien untuk sistem non-linear seperti tangki spherical, dengan potensi untuk dikembangkan lebih lanjut guna meningkatkan kinerja di seluruh rentang operasi

Downloads

Download data is not yet available.

References

M. Bharathi, C. Selvakumar, and A. Kalpana, “Model based Controller Design for a Spherical Tank,” IOSR J. Electr. Electron. Eng., vol. 9, no. 2, pp. 74–79, 2014, doi: 10.9790/1676-09267479.

C. Urrea and Y. Garcia-Garcia, “Design and Performance Analysis of Level Control Strategies in a Nonlinear Spherical Tank,” Processes, vol. 11, no. 3, 2023, doi: 10.3390/pr11030720.

R. A. Haryanto, “Perancangan Sistem Kendali Level Air pada Deaerator Menggunakan Kendali PID Studi Kasus PLTU 2x110 MW Teluk Balikpapan,” Simetris, pp. 1–23, 2020.

C. Urrea and F. Páez, “Design and comparison of strategies for level control in a nonlinear tank,” Processes, vol. 9, no. 5, 2021, doi: 10.3390/pr9050735.

D. Anjar Nyawa, A. Trimulyono, and H. Yudo, “Analisis Kekuatan Spherical Vessel Tank 42-T-404 G PT. Pertamina dengan Variasi Ketebalan dari Grade Material,” J. Tek. Perkapalan, vol. 11, no. 4, pp. 48–58, 2023, [Online]. Available: https://ejournal3.undip.ac.id/index.php/naval

M. C. R. Muhammad Ali Reza, Mohammad Miftachul Munir, “Design Spherical Storage Tank for Storage LPG on Project Tenau, Kupang,” pp. 20–23, 2020, [Online]. Available: http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indo

S. Boobalan, K. Lakshmi, and S. Gobhinath, “Mathematical modelling and simulation of non-linear PID controller for spherical tank level control in oil and gas industry,” Int. J. Innov. Technol. Explor. Eng., vol. 8, no. 7, pp. 1389–1394, 2019.

S. Rahmani, S. A. Rosana, and G. H. Tian, “Pengaplikasian Kontroler PID Pada Sistem Kontrol Level Ketinggian Air Menggunakan MATLAB,” Telekontran J. Ilm. Telekomun. Kendali dan Elektron. Terap., vol. 10, no. 2, pp. 174–181, 2022.

M. Vinodhini, “Real-Time Level Control of Spherical Tank Process using Gain Scheduled PID Controller,” J. Adv. Res. Instrum. Control Eng., vol. 09, no. 3&4, pp. 1–7, 2022, doi: 10.24321/2456.1398.202201.

C. N. Hamdani, W. W. Adi, and D. O. Anggriawan, “Comparative Study on Fuzzy Supervision and Gain Scheduling for Nonlinear Level Control System,” Proc. 2nd Borobudur Int. Symp. Sci. Technol. (BIS-STE 2020), vol. 203, pp. 493–497, 2021, doi: 10.2991/aer.k.210810.085.

T. Bowo Setiyo, A. Triwiyatno, and Sumardi, “Perancangan Model Predictive Control (Mpc) Pada Proses Quadruple Tank,” Transient, vol. 2, pp. 565–572, 2013.

G. Forte, F. Alberini, M. Simmons, and H. E. Stitt, “Use of acoustic emission in combination with machine learning: monitoring of gas–liquid mixing in stirred tanks,” J. Intell. Manuf., vol. 32, no. 2, pp. 633–647, 2021, doi: 10.1007/s10845-020-01611-z.

S. A. Wananda, P. S. Maria, A. Ullah, and J. Jufrizel, “Desain Model Kendali Mrac-Pd Untuk Pengaturan Level Deaerator Pada Pt Pertamina Ru Ii Dumai,” J. Al-AZHAR Indones. SERI SAINS DAN Teknol., vol. 8, no. 1, p. 67, 2023, doi: 10.36722/sst.v8i1.1761.

R. B. Balaram Naik and S. Kanagalakshmi, “Mathematical Modelling and Controller Design for Interacting Hybrid Two Tank System (IHTTS),” Proc. 4th Int. Conf. Inven. Syst. Control. ICISC 2020, no. Icisc, pp. 297–303, 2020, doi: 10.1109/ICISC47916.2020.9171218.

S. M. Turkane, “Design Of Gain Scheduled PID Controller For Nonlinear Liquidlevel System,” Int. J. Sci. Technol. Res., vol. 9, no. 10, 2020, [Online]. Available: www.ijstr.org

P. P. Simanjuntak and A. Triwiyatno, “PENGATURAN SUHU DENGAN METODE GAIN SCHEDULING PI PADA PROTOTIPE INKUBATOR TELUR BERBASIS,” vol. 10, no. 3, pp. 84–93, 2022.

A. Khuriati, “Identifikasi dan Perancangan Pengendali PID Menggunakan Penduga ARX Terhadap Sistem Pemanas Udara dengan Kriteria ISE, IAE, ITSE, dan ITAE,” Berk. Fis., vol. 15, no. 4, pp. 111–116, 2012.

A. A. M. Zahir, S. S. N. Alhady, W. A. F. W. Othman, A. A. A. Wahab, and M. F. Ahmad, “Objective functions modification of GA optimized PID controller for brushed DC motor,” Int. J. Electr. Comput. Eng., vol. 10, no. 3, pp. 2426–2433, 2020, doi: 10.11591/ijece.v10i3.pp2426-2433.

Downloads

Published

2025-08-26

How to Cite

[1]
F. G. Rizqi and W. Wahyudi, “Perancangan Sistem Kontrol Ketinggian Muka Cairan Pada Tangki Spherical Menggunakan Kontroler PID-Gain Scheduling”, JTE, vol. 16, no. 2, pp. 111–118, Aug. 2025.

Issue

Section

Articles

Similar Articles

<< < > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.