📚 Eksplorasi & Komparasi Topik Dokumen

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI KONTROL ADAPTIF KASKADE MRAC DAN GAIN SCHEDULING PID BERBASIS PEMODELAN NARX DAN DIGITAL TWIN PADA MINIPLANT PASTEURISASI ARMFIELD PCT23MKII

Proses pasteurisasi High-Temperature Short-Time (HTST) memerlukan kontrol temperatur yang akurat untuk menjaga kualitas dan keamanan produk. Pada miniplant Armfield PCT23MKII, kontrol temperatur menjadi tantangan karena adanya waktu tunda, inersia termal, serta karakteristik nonlinear yang dipengaruhi oleh proses perpindahan panas, laju aliran, dan dinamika pemanas. Penelitian ini bertujuan membangun model dinamika plant berbasis data, merancang kontrol adaptif berbasis model NARX, serta mengembangkan digital twin sebagai media monitor, simulasi, dan evaluasi kontrol pada plant pasteurisasi secara real time. Pemodelan plant dilakukan menggunakan Nonlinear AutoRegressive with eXogenous input (NARX) dengan estimator nonlinear berbasis wavenet untuk merepresentasikan temperatur produk ????1 dan temperatur tangki pemanas ????2. Pemilihan parameter model dilakukan melalui sweep search terhadap orde keluaran, orde masukan, delay masukan, dan jumlah unit wavenet. Model ????1 terbaik menghasilkan fit sebesar 83,36% dengan RMSE 1,194°C, sedangkan model ????2 menghasilkan fit sebesar 82,24% dengan RMSE 2,734°C. Berdasarkan model tersebut, dirancang dua strategi kontrol temperatur, yaitu NARX Kaskade MRAC dan NARX Gain Scheduling PID. Kontrol NARX Kaskade MRAC menghasilkan RMSE 5,2315°C, MAE 3,2606°C, steady-state error 0,1226°C, overshoot 13,542%, rise time 285,23 s, dan settling time 785,188 s, sedangkan kontrol NARX Gain Scheduling PID menghasilkan RMSE 3,669°C, MAE 1,938°C, steady-state error 0,552°C, overshoot 3,316%, rise time 207,14 s, dan settling time 575 s. Hasil ini menyimpulkan bahwa Gain Scheduling PID memiliki respons transien yang lebih cepat dan overshoot lebih rendah, sementara Kaskade MRAC menghasilkan galat tunak yang lebih kecil. Digital twin berbasis model yang telah diturunkan berhasil dikembangkan sebagai HMI berbasis web yang terhubung dengan PLC melalui KepServer dan broker MQTT. Sistem mampu menerima data aktual plant, menampilkan visualisasi 2D, mengirimkan perintah dari HMI menuju PLC, menjalankan model NARX sebagai pembanding terhadap data aktual, serta menampilkan mode kontrol dan sinyal aktuator. Pemantauan secara online juga dapat diakses melalui beberapa perangkat dalam satu jaringan. Dengan demikian, sistem yang dikembangkan mampu menjalankan pengontrolan secara real time dengan mengintegrasikan pemodelan NARX, kontrol adaptif, dan digital twin untuk mendukung proses pemantauan serta evaluasi kontrol pada miniplant pasteurisasi Armfield PCT23MKII.