Sistem Kontrol #3a: Analisis Repon Sistem - Pendahuluan

Summary

This lecture covers the basics of control system analysis, focusing on system modeling and response analysis. It introduces key concepts such as the importance of testing and analyzing models to understand system behavior. The discussion explains time-domain and frequency-domain responses, transient and steady-state behavior, and the significance of input signals like step and sinusoidal functions. The goal is to equip students with the knowledge to analyze system performance and choose appropriate control strategies to optimize system behavior. Future lessons will delve deeper into transient response and system stability analysis.

Takeaways

• 📘 The lecture is focused on the introduction to control system analysis, specifically analyzing system response.
• 🎯 Key goal: Understand the importance of testing and analyzing system models to enhance control system performance.
• 🛠️ The process starts with creating models using differential equations, Laplace transforms, and state-space representations.
• 🔍 After modeling, the next step is analysis by applying different test signals to observe system responses.
• 📈 System responses can be categorized into time-domain (response over time) and frequency-domain (response over frequency).
• ⏳ Time-domain responses involve analyzing system performance with inputs like step, ramp, or impulse signals.
• 🔄 Frequency-domain responses involve sinusoidal test signals to observe system behavior, usually harder to analyze in time-domain.
• 🏁 Time-domain responses are further divided into transient (early system behavior) and steady-state (long-term behavior).
• 💡 Stability is determined based on whether the system output remains bounded over time or diverges.
• 🔧 Future topics will cover transient response analysis, steady-state response, and system stability for different system orders.

Q & A

What is the primary focus of the lecture?

The primary focus of the lecture is on control systems, specifically the introduction to system response analysis, including the importance of testing models and analyzing system responses to different inputs.

Why is it important to test and analyze a system model?

Testing and analyzing a system model is crucial to understand its behavior. This helps in determining the system's performance and choosing an appropriate control system to optimize its output.

What are the three types of models discussed in the lecture?

The three types of models mentioned are differential equation models, transfer function models obtained through Laplace transforms, and state-space models.

What is the next step after creating a system model?

After creating a system model, the next step is to analyze the model by applying different test signals, observing the system's response, and studying its characteristics.

What are the two types of system responses based on time and frequency?

The two types of system responses are time-domain responses, which are analyzed in the time domain, and frequency-domain responses, which are analyzed in the frequency domain.

What types of test signals are used for time-domain analysis?

For time-domain analysis, test signals such as step signals, ramp signals, and impulse signals are used to evaluate the system's response.

How does the analysis differ between time-domain and frequency-domain responses?

In time-domain analysis, the response is plotted against time, making it easier to study transient and steady-state behaviors. Frequency-domain analysis uses sinusoidal signals, and responses are analyzed based on frequency, phase shifts, and amplitude changes.

What are transient and steady-state responses in a system?

The transient response is the system's behavior from the initial state until it approaches a stable condition, while the steady-state response refers to the system's behavior once it has settled and is no longer changing.

How can we determine if a system is stable?

A system is considered stable if its output eventually approaches a finite value after being perturbed by an input. If the output continues to increase without bound, the system is unstable.

What parameters are typically analyzed in transient and steady-state responses?

Key parameters analyzed include the system's response time, peak time, overshoot, settling time for transient response, and error analysis for steady-state response.

Outlines

00:00

📚 Introduction to Control Systems and Model Testing

In this paragraph, the speaker introduces the topic of control systems, emphasizing the importance of model testing and analysis. The discussion begins by explaining the need for system modeling, particularly through differential equations and Laplace transformations, to understand system behaviors. The goal is to recognize system characteristics for better control. Once a model is established, it is analyzed using test signals to examine its response. By evaluating system outputs, control strategies can be optimized for better performance.

05:02

⏱ Time-Domain and Frequency-Domain Response Analysis

The second paragraph contrasts time-domain and frequency-domain response analyses. Time-domain analysis focuses on system behavior over time, with test signals such as step, impulse, and parabolic inputs. Frequency-domain analysis, on the other hand, uses sinusoidal input signals to assess system response in terms of phase and frequency. The speaker notes that analyzing sinusoidal inputs in the time domain can be challenging, and thus it is often more practical to observe system responses in the frequency domain.

10:04

🕒 Transient and Steady-State Responses

This paragraph explores the two components of a system’s response: transient and steady-state responses. The transient response occurs from the initial state to near the final state, while the steady-state response is the system's behavior once it stabilizes. The speaker explains how these responses are analyzed, with a focus on system stability. Stable systems are defined by bounded outputs, while unstable systems exhibit unbounded outputs. The example given involves a step input, where the transient phase precedes the steady-state phase, reflecting the system’s long-term behavior.

Keywords

💡Control System

A control system is a device, or set of devices, that manages, commands, directs, or regulates the behavior of other devices or systems. In the context of the video, the theme revolves around learning about control systems, particularly how to analyze their responses and model them. The script mentions that after modeling a system, one must analyze it to understand its behavior when subjected to different inputs.

💡Modeling

Modeling in the context of control systems refers to the process of creating a mathematical or logical representation of a system to understand its structure and behavior. The script discusses the importance of modeling as a means to recognize and understand a system, such as using differential equations and Laplace transforms to create a transfer function model.

💡Analysis

Analysis in this script pertains to the examination of a control system's model to determine its characteristics and performance. The video emphasizes the need to analyze the system's response to various test signals to understand its dynamics. The script mentions that after obtaining a model, one must perform analysis to learn and apply signals for testing.

💡Response

Response in control systems refers to the output of a system to a given input. The script discusses the importance of understanding the system's response, both in terms of time and frequency, to different types of test signals. It is central to evaluating the system's performance and behavior.

💡Test Signal

A test signal is an input used to analyze a system's behavior under controlled conditions. The script mentions various types of test signals such as step, ramp, and sinusoidal signals. These signals help in examining the system's response in both the time and frequency domains.

💡Time Response

Time response is the system's output when analyzed in the time domain. The script explains that time responses are examined over a period to observe how the system behaves as time progresses, particularly focusing on transient and steady-state responses.

💡Frequency Response

Frequency response is the system's output when analyzed in the frequency domain, typically using sinusoidal test signals. The script suggests that frequency responses are analyzed to understand how the system behaves at different frequencies, which is crucial for designing controllers.

💡Transient Response

Transient response is the initial reaction of a system to an input that is changing over time, before it reaches a steady state. The script uses the term to describe the system's behavior from the start until it approaches its final state, which is not necessarily stable.

💡Steady-State Response

Steady-state response is the system's behavior after it has reached a stable condition following a transient phase. The script describes it as the system's behavior when it is no longer changing and has settled down, which is an important aspect of system stability and performance.

💡Stability

Stability in control systems refers to the system's ability to maintain its output within certain limits or to reach a steady state after being subjected to an input. The script discusses the importance of understanding whether a system's output is bounded and how it behaves in relation to stability, which is critical for the system's reliability.

💡Performance

Performance in the context of control systems pertains to how well a system operates under given conditions. The script mentions that after understanding a system's model and response, one can select the appropriate control system to enhance the performance of the original system.

Highlights

Introduction to control system analysis with a focus on model testing and response analysis.

Importance of testing models to understand system behavior before control design.

The process starts with system modeling, often using differential equations or state-space models.

Key methods for system modeling include transfer function derivation through Laplace transformations.

Once a model is developed, testing it with different input signals is crucial to analyze the output and system response.

Two main types of system responses: time-domain response and frequency-domain response.

Time-domain response includes analysis of step, ramp, and impulse inputs, while frequency-domain response focuses on sinusoidal inputs.

Time-domain responses are categorized into transient response and steady-state response.

Transient response occurs during the initial change period, while steady-state response happens when the system reaches equilibrium.

Stability is defined as the system's ability to return to a certain value over time without unbounded growth.

The difference between transient and steady-state response is critical in analyzing system performance.

Stable systems can still have transient phases before reaching steady-state.

Frequency-domain analysis uses sinusoidal inputs to examine how a system responds over different frequencies.

For frequency-domain response analysis, time-domain graphs can be challenging to interpret.

Focus in the early stages is on time-domain response, with frequency-domain analysis being covered later.

Transcripts

hai hai

Hai Dewi sehingga hirohmanirohim

Assalamualaikum warahmatullahi

wabarakatuh bersama kembali bersama saya

kalau Anam dari tulisan Teknik Elektro

hamster sumber

Ayo kita akan kembali melanjutkan

matakuliah sistem kontrol untuk kali ini

kita akan mempelajari pendahuluan

analisis respon alteration sistem

Hai hujan perkuliahan adalah mengetahui

pentingnya melakukan pengujian

Hai model dan analisis sistem dari suatu

model Mutia mengetahui dan memahami

jenis-jenisnya ruji untuk melakukan

analisis model kemudian memahami respon

sistem dan klasifikasinya dalam respon

suatu input untuk kesempatan kali ini

kita akan fokus pada pendahuluan yaitu

Bagaimana pentingnya melakukan pengujian

model dan aksesoris them jadi eh kita di

awal sudah melakukan pemodelan ya

Hai pemodelan tujuannya pemodelan Apa

tujuannya adalah untuk mengenali sistem

tersebut agar kita mengenal sistem

tersebut sebagaimana contohnya iseng ini

maka kita bisa memodelkan nya

menggunakan persamaan diferensial kita

kemudian menggunakan transformasi labas

kita akan mendapatkan fungsi alih nya

model fungsi alih ditransformasi lepas

dari persamaan deferensial semua serat

awal pemakaian normal kemudian kita juga

harus bisa mendapatkan model ruang

keadaan steadxp esnya dengan er dari

model fungsi alihnya atau bisa dari

persamaan deferensial ya jadi ada tiga

model sudah jadi Kabareskrim Nah kalau

kita sudah mempelajari model sudah

membuat model lalu apa word is the next

kan gitu ya Selanjutnya apa kalau sudah

ketahuan mode maka

Hai selanjutnya yang harus kita lakukan

adalah mau tidak mau kita harus

melakukan analisis Bagaimana cara

melakukan analisis ya maka yang kita

lakukan apa ya kita telah mendapat model

Bagaimana caranya mengenali

mempelajarinya caranya menerapkan sinyal

uji pada model ini ada modern kita

dapatkan fungsi akhirnya kita kasih

sinyal uji kita beri sinyal uji terhadap

model yang kita sudah dapat lebih Nah

dari sinyal uji nanti kita melihat ada

responnya Ada outputnya Ya ada outputnya

dari sini dari output itu nanti kita

akan pelajari outputnya itu seperti apa

karakteristiknya seperti apa itu

karakteristik daripada output Nah harus

mempelajari karakteristik output tadi

kita bisa mempelajari bisa mengenali

dari model kita kemudian setelah nanti

kita mengetahui

kinerja pakar studi model kita akan bisa

melakukan memilih sistem kontrol yang

tepat yang dapat meningkatkan kinerja

dari pada sistem tersebut Kalau tersebut

sudah bagus ya mungkin kita Biarkan saja

tetapi pada kenyataannya banyak sistem

model yang ada di alam itu apa adanya

karena itu perlu kita perlu kita berikan

controller atau tambahan atau belum

dioptimalkan sehingga sistem yaitu bisa

berbaik hati Nah pada tahap awal ini

setelah kita memodelkan ya kita harus

memberikan input yang berbeda-beda

kemudian kita lihat outputnya seperti

apa

yo yah jadi input kita berikan baru

nanti kita lihat responnya RS pondasi

waktunya ya respon waktunya atau nanti

tergantung daripada sinyal ujinya ya

nanti bisa Wow bisa jadi sel respon

waktunya nanti respon frekuensinya yang

kita Amati dan bisa kita Analisislah

berdasarkan sinyal uji nanti kita akan

Berikan sinyal uji yang berbeda-beda

kita akan mempelajari pada pertemuan

selanjutnya tapi poinnya awalnya

berbeda-beda sinyal uji akan memberikan

perbedaan daripada analisis respon dari

kapas sinyal ujian diberikan maka respon

sistem itu ada dua yang respon sistem

ini yang ada di sini responnya itu

dibagi menjadi dua ada respon itu respon

waktu yang dianalisis dalam

main waktu dan ada respon frekuensi yang

dianalisis dalam domain frekuensi ya

jadi respon waktu ini respon sistem yang

ditinjau dalam kawasan waktu jadi

sesungguhnya sungguh waktu sumbu x atau

sumbu horizontalnya ya Adapun di sini

nanti sumbu horizontalnya adalah sungguh

frekuensi analisisnya kalau ini adalah

kawasannya waktu kemudian yang

membedakan antara respon waktu dengan

restore ROM frekuensi ini adalah pada

sinyal ujinya sinyal uji waktu itu

menggunakan beberapa jenisnya ruji ada

sinyal uji step ada sinyal uji langkah

kemudian ada juga sinyal uji frekuensi

sinyal uji rem atau lantai ada impuls ya

untuk kawasan waktu respon waktu ada

sinyal uji step atau langkah nanti

sinyal Tirem atau lantai ada Sinergi

infus Ya ada juga membeli

politik kita akan cermati pada

pertemuan-pertemuan berikutnya

Hai kemudian terkait dengan respon

frekuensi respon frekuensi eh inputnya

nanti berbeda infonya nanti menggunakan

sinyal sinusoida red inputnya di

menggunakan sinusoida bukan menggunakan

bukan rem bukan infus tapi sinyal uji

sinyal Uji sinusoida kenapa Karena kalau

sinyal inputnya sinusoida kemudian kita

terapkan menggunakan sinyal uji wakwaw

wakwaw respon waktu gambar input dan

output pintu mirip-mirip ya mungkin

berbeda fase dan sudah frekuensinya saja

ya tetep fase beda-beda Valencia bentuk

juga nanti bisa berbeda tapi susah untuk

diamati ya susah untuk diamati sebagai

contoh misalkan ini kalau ada

Hai apa input ya saya sebuah fungsi yang

punya sinusoida mengumpulkan Begini Nah

nanti outputnya itu Ya kira-kira mungkin

akan sama ya tapi beda fase aja geser

rubeda putra-putrinya sedikit berbeda

frekuensinya juga olympian jadi eh kalau

mau alisnya hanya dalam kawasan waktu

itu akan susah melihatnya karena dari

sisi dari sisi waktunya ini kan fungsi

waktu ini fungsi waktu ini teh ini

fungsi waktu juga fungsi waktu jadi

melihat dalam fungsi waktu ketika

inputnya sinusoidal itu susah untuk

diamati sehingga pengamatannya nanti

harus dalam domain frekuensi nanti

sumbunya outputnya tetap seperti ini

tapi nanti ketika analisis kita analisis

kita konversi ke dalam domain waktu eh

tulis Maafkan teman frekuensi Nah untuk

kita dalam waktu dekat kita hanya

mempelajari waktu restore waktu dulu

untuk frekuensi mungkin masih beberapa

pertemuan lagi

Hai yang mempelajari respon frekuensi

nah coba kita fokus dulu kepada respon

waktu ya respon waktu yaitu respon

sistem yang ditinjau dalam kawasan waktu

yang menggunakan beberapa tsnya uji ada

step ada langkah atau Step atau langkah

rem atau lantai dan infus atau nanti ada

parabolic Detailnya nanti kita akan

bahas satu persatu kemudian terkait

dengan respon waktu respon waktu itu ada

dua ya respon transien dan ada respon

steady respon steady-state yevon keadaan

tunak your face on the steady state

namanya steady-state atau respon keadaan

tunak ya ada yang mengatakan begitu

keadaan untuk nah oke Nayaka keadaan

steady ya steady-state ya steady state

Hai keadaan tunak biasanya begitulah

saya terjemahannya ya bahasa

Indonesianya jadi respon ini respon

steady state

Hai hehehe jadi untuk respon waktu itu

dibagi tuanku contraction respon

steady-state nah respon transien itu apa

respon sistem yang berlangsung dari

keadaan awal sampai keadaan akhir eh

mendekati akhir layar tidak sama sekali

tidak terlalu keadaan akhir Didi aja

mendekati akhirnya nanti kita akan beri

contoh kemudian respon steady state itu

respon sistem jika tv-nya mendekati tak

hingga jadi pada keadaan Kak hingga itu

disebut dengan respon bakteri stevia

umumnya berfokus pada kesalahan nanti ya

karakteristiknya nanti kita kalau

disteril itu kita akan fokus pada

kesalahannya Nah kalau kita lihat ini

kita melihat gambar ini kita akan

mengetahui bahwa digambar ini nah

Hai ada dua bagian yaitu bagian transien

dan ada bagian steady Ya elah dimulai

dari nol sampai keadaan akhir ya kita

kira-kira Ah mudah nyala mudahnya kita

anggap aja Akhirnya sampai disini hari

ini sebenarnya panjang begitu nyata

hingga tergantung kondisinya ya jadi

ketika dia masih berubah-rubah ini dia

disebut dengan perincian ketika dia

sudah steady sudah Tunas udah enggak

enggak ada perubahan lagi ya enggak

perut tenang sudah begitu ya maka itu

itu disebut dengan kondisi steady jadi

tidak selalu Steele kit kadang kita

tertipu dengan kata-kata stabil ya

kadang-kadang kita tertipu dengan

kata-kata stabil ya kita anggap ini

keadaan tidak stabil ya tidak stabil PS

ini adalah keadaan stabil ya karena

disini nikah sudah udah tenang ini sereh

ini terus para

Hai ekonomi terkuat lurus Ini maksudnya

berusia lurus

nyoblos yang kebaca lurus ya jadi eh di

sini kita anggap disini stabil sini

tidak stabil tidak ini semua stabil ya

ini semua kondisi stabil tadi kita akan

mengenali analis stabilan disebut

stabilan yang paling mudah by Boyon

founded input politikus kalau inputnya

ini inputnya adalah step sinyal langkah

tadi kumpulnya ini inputnya anggap aja

satu-satu port maka outputnya dia akan

ya akan ada ini konsentrasi n masih

berubah-rubah transien nah ketika dia

sudah kondisi steady udah mantap sudah

tunak diam eh sini steady tidak ada

perubahan yang berarti tidak lagi

berubah-rubah seperti transien makanya

sudah dianggap sesuai dengan benar

respon statistik Nah semuanya nih stabil

ya kadang kita terjebak yang ini tidak

stabil yang ini stabil selama outputnya

nanti menuju kepada suatu nilai tertentu

dan tidak dan terbatas maka itu disebut

masih stabil ya ya

ada yang tidak yang kita tipe tidak

stabil itu jika inputnya terbatas

ternyata akhirnya itu tidak terbatas ini

akan membesar ya terus membesar begini

terus nah ini maka disebut tidak stabil

tapi pun kalau nanti ternyata membesar

gede begini ada osilasi begini tapi

nanti lama-lama dia

Hai lah itu steady diam seperti ini

mulai sudah keadaannya mantap udah

berubah maka ini pun disebut masih tapi

ya Jadi mohon tidak dirangkaikan dengan

istilah steady dengan stabil ya Ini

kalau ini kalau masih transien dan terus

netizen menuju pada nilai yang terbatas

tertentu maka dia masih disebut dengan

stabil sedang seluruhnya tetapi jadi

stabil itu bukan berada pada grafiknya

buka berubah-rubah itu maka stabil kalo

g punya masih berubah maka itu seperti

testogel tidak ya itu superbetter

namanya satunya transien satunya steady

ya kalau sistemnya Sabil semuanya ini

stabil selama outputnya terbatas kalau

sudah membesar pada tubuhnya terbatas

maka dia disebut Tetapi kalau ilmunya

tidak terbatas outputnya juga tidak

terbatas ya juga nanti kalau rem ini

input terbatas waktunya kau membesar

terus makanya nanti disebut dengan

sistemnya tidak stabil jadi

jadi nanti tolong diperhatikan perbedaan

antara stabil transien dan stedia jadi

sistemnya ini stabil ya karena dia tidak

membesar Kinanti menuju pada nilai

tertentu yang terbatas Tetapi

komponennya dia ada transien ya karena

masih berubah-ubah dan ada kondisi

steady ya Jadi ini kondisi transien dan

ini adalah kondisi steady jadi sistem

kedua-duanya disebut dengan sistem yang

yang stabil ya Jadi ini seri ini

keduanya kedua-duanya adalah stabil

Tetapi dia memiliki dua komponen

transien dan satunya adalah kondisi

steady state atau keadaan tunak atau

keadaan Mantap ya terjemahannya

berbeda-beda nah ini ini nanti kita akan

melihat di setiap parameter pengamat

tiba di setiap kondisi respon ini nanti

ada parameter-parameter khusus

ukuran-ukuran kinerja khusus yang nanti

kita akan berhentikan kita akan

membahasnya nanti satu persatu

Insyaallah di masing-masing bagian

Hai nah pembahasan kita gede dengan

respon waktu ini nanti terjadi beberapa

akan ada pada beberapa pembahasan yaitu

analisis respon transien orde satu

kemudian anti orde dua kemudian kita

membahas anensi steady state dan kita

akan membahas Annisa oleh stabilan ini

beberapa pembahasan yang kita akan Nanti

bahas ya mungkin itu dulu pendahuluan

dari saya kita akan lanjut ke pembahasan

responsif transien sistem orde satu kita

jumpa lagi pada tidur soalnya Terima

kasih selama alaikum Warahmatullahi