Feedforward Loop Control

A Common Mistake or Missunderstanding

feedwrongforward

Many experience people taught me about feedforward control was figure out on above loop arrangement picture. They simply explained feedforward means the sensor or transmitter was installed on the upstream of process and the control valve was installed on the downstream of process. I am worry that many experience people have been spreading this missunderstanding to many young professional in Indonesia particularly.

My Boss said no body perfect in instrumentation and control because this technology always change and change. For those who academically close their eyes about the changing of technology they would run behind, getting tired, and getting down.

Re-arrange the Missuderstanding

Continuous Process Control-Practical Guides for Measurement and Control (ISA), P.G. Friedman & T.P. Stoltenberg mentioned Feedforward control attempts to sense the disturbance and take compensating action before disturbance has an affect on variable controlled by a feedback loop. Harold L. Wade in Regulatory and Advanced Regulatory Control: System Development (ISA) mentioned that the objective of feedforward control is to drive the controlling device from a measurement of the disturbance that is affecting the process, rather than the process variable it self. My friend Nugroho Wibisono (ConocoPhillips) also clearly explained in id-instrumentation@yahoogroups.com mailing list that feedforward is a loop to compensate disturbances.

If we refer to above loop the PT is process variable, PIC is pressure control, and PCV is manipulated variable. That loop is main loop with purpose to control the process variable which is PT. PT is not a disturbance being measured. But the PT is controlled variable itself. What is the disturbance? It is not found on the above loop. So It is nothing to do with feedforward control if we want to refer to the paper or article of the ISA.

I am trying to understand feedforward control base on below loop diagram.

feedforward

HOT OIL is RED (BLUE)

FUEL GAS is BLACK

Di atas adalah skematik process pemanasan fuel gas (hitam) dengan menggunakan prinsip pertukaran kalor dari hot oil (biru). Fuel gas yang hendak dikontrol adalah temperature TT keluaran proses (hitam). Jika tidak ada gangguan maka simple feedback control loop TT-TIC-CV yang mana Control Valve mengatur hot oil (biru). Temperature fuel gas diatur dengan me-regulate hot oil yang masuk ke dalam heat exchanger. Apabila temperature fuel gas turun maka hot oil supply diperbanyak, apabila temperature fuel gas naik maka hot oil supply diperkecil. Ketila valve yang digunakan adalah fail close maka control actionnya pasti adalah Reverse Action. Akan tetapi ketika terjadi gangguan dari ketidak stabilan flow baik flow inlet dari hot oil (biru) dan atau flow inlet fuel gas (hitam) maka akan menyebabkan set-point TT sulit mencapai set-point dan stabil. Oleh karenanya flow hot oil dan flow inlet fuel gas harus dipandang sebagai gangguan dan perlu dikontrol. Flow hot (biru) oil dijadikan sebagai slave untuk cascade control dan flow inlet fuel gas (hitam) diterapkan sebagai feedforward control dengan masing-masing ditempatkan flow transmitter untuk mengatur flownya.

Cascade control loop dibahas ditopik lainnya. Sedangkan di topik ini dibahas feedforward untuk mengumpan keluaran TIC sebelum menjadi set-point untuk cascade. Tidak mudah memang untuk menentukan faktor pengali yang akan menjadi rasio antara keluaran TIC yang merupakan nilai aksi kontrol yang diingingkan pada slave dengan fuel gas flow inlet untuk mengantisapi sistem kontrol terlebih dahulu agar “ngeh” duluan bahwa fuel gasnya ada gangguan. Kalau sistem tidak di “ngeh” kan dulu maka fuel gas akan masuk sistem dan mengganggu TT. Faktor pengali itu akan dipergunakan sebagai pengali manipulated variable dari TIC yang akan menjadi Set-Point bagi FIC untuk mengatur control valve. Set-point itu yang akan menentukan berapa flow hot oil yang harus masuk ke sistem.

Jadi peran FT black pada sistem di atas adalah sebagai feedforward control yang akan memberikan kompensasi kepada sistem kontrol sebelum flow itu mengalir dan berefek pada temperature keluaran. Sangat tidak biasa ditemukan feedforward bekerja sebagai loop berdiri sendiri. Karena sudah merupakan definisi dari feedforward untuk memberikan kompensasi gangguan kepada Main Loop sebelum gangguan itu mengganggu process variable (controlled variable).

This article is open for any comments and disagreements.

Nova Kurniawan

Sarjana Fisika Teknik ITB, bekerja di J Ray McDermott Batam-Indonesia

3 Responses

  1. Hello webmaster
    I would like to share with you a link to your site
    write me here preonrelt@mail.ru

  2. Bagus mas artikelnya, klo boleh ikut nimbrung, biasanya yang menjadi faktor disturbance adalah DEMAND. Hal serupa juga terjadi dalam contoh kasus dalam boiler control.

    Dalam boiler control, master loop adalah drum level control dengan slavenya adalah feedwater control. Sedangkan disturbancenya adalah steam flow karena adanya perubahan DEMAND itu td.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: