Transfer Function; Either Ghost or Joke

I got an email from an apprentice student asking about how to control pressure in separator, the first question to me was whether he need to find transfer function and how to find it. On the other hand I remember an experience engineer told me in a discussion that he had already finished so many project but he did not need to know about transfer function and the project exactly running smoothly. Perhaps if this student come to see this experience engineer and asking about transfer function, the response will likely be a horrified stare followed by, “Are you kidding?, don’t make a joke in the real world boy”. “You are not in campus anymore, just forget it”. “You would never find such kind of transfer function in the real world”.

Ini adalah cerpen untuk kaum pemula saja. Terdapat gap yang nyata antara yang didapat seseorang ketika belajar tentang teori kontrol dengan yang mereka praktekan dalam dunia kerja process control. Ketika belajar pertama kali teori kontrol maka yang ada dibenak kita adalah “fungsi transfer” karena dua kata itu ibarat ‘hantu’-nya teori kontrol. Ketika sudah bekerja di dunia nyata, mungkin banyak yang berpendapat teori kontrol yang wajib pertama kali untuk dilupakan adalah “fungsi transfer” itu juga. Jadi sesuatu yang menghantui selama kuliah harus pertama kali dilupakan dan dijadikan bahan bercandaan saja ketika bekerja. ‘Gak kepake’ katanya.Mungkin seperti itu rumus umum ketidaknyambungan itu. Saya fikir harus ada yang bisa menyambungkan sehingga seorang praktisi harus mendorong seorang pelajar untuk mendalami hal itu, bukan sebaliknya.

Ketika membalas email apprentice student tersebut saya justeru balik bertanya apakah ibu-ibu ketika menyalakan kran air untuk mengisi bak mandi perlu tau fungsi transfer sistem itu dulu sebelum menghidupkan kran dan mengisi sampai ketinggian air yang diinginkan? Tidak perlu bukan?. Tetapi sebaliknya apakah yang lagi belajar teori kontrol tidak mampu untuk merumuskan fungsi transfer antara flowrate kran air dengan ketinggian level air di dalam bak mandi ibu-ibu tersebut? Sehingga bisa memodelkan sistem bak mandi tersebut & mengevaluasinya. Kedua-duanya membahas hal yang sama yaitu ketinggian air dalam bak mandi akibat kocoran air dari kran. Si ibu-ibu dengan menggunakan pendekatan praktisi tidak perlu tau tentang orde dari sistem itu, fungsi alihnya; it’s not a big deal, karena memang sistemnya sudah biasa. Lain halnya jika pelajar yang sudah dihantui terlebih dahulu dengan kata fungsi transfer dengan persamaan differensialnya maka dinamika sistem tersebut mungkin agak terasa berat. Ketika ditanya apakah sistem kran air bak mandi tersebut ada persamaan differensialnya? Mungkin ada orang yang cenderung akan menafikkan itu; mana ada itu. Tetapi kalo ditanya adakah perubahan ketinggian level airnya setiap menit? Kalau ada berapa? Hampir setiap orang akan bisa menjawab, misalnya naik 5 cm ketinggiannya setiap menit. Dengan jawaban itu, orang tersebut tanpa sengaja sudah bermain dengan persamaan differensial. Padahal persamaan differensial itu adalah ibarat ‘hantu’ anak sekolah tapi sistem biasa mainannya ibu-ibu rumah tangga di kamar mandi.

Nah, bagaimana cara menemukan fungsi transfer pada suatu system? (Ingat sekali lagi, ini tidak ditemukan pun gak apa-apa kalau memang nggak mau. Apakah bisa kerja di bagian control system kalau males dengan ‘hantu’ itu? Bisa aja, analogi ibu-ibu rumah tangga itu kan). Fungsi Transfer adalah hubungan input proses terhadap output proses yang dinamis. Kata dinamis disitu menunjukkan adanya perubahan terhadap waktu. Kata perubahan terhadap waktu menunjukkan bahwa kita akan bekerja dengan ‘hantu’ persamaan differensial. Ia menjadi bukan hantu ketika kita bayangkannya bahwa sistem kita cuman bak mandi doang yang sudah biasa. Ketinggiannya level H(t) dalam waktu t adalah fungsi dari flowrate F(t) dalam waktu itu. Ketika sudah memperoleh H(t)/F(t) maka itu adalah fungsi transfernya. Perubahan flowrate F(t) pasti akan mempengaruhi perubahan ketinggian H(t) dalam bak mandi. Oleh karenanya ibu-ibu melakukan perubahan flowrate kran untuk mengedjust kocoran air masuk ke dalam bak mandi. Ketika dipasang pressure transmitter pada H(t) level air, dipasang Control Valve pada kran air F(t) dan diaplikasikan PID, maka kita sudah memiliki satu close loop complete untuk analisis sistem. Kalau mau digunakan di matlab atau simulator lain maka H(t)/F(t)-nya mutlak diperlukan sebagai representasi dinamika alam. Kalau dikontrolnya langsung di field maka H(t)/F(t) tersebut adalah dinamika alam yang sudah begitu adanya, tidak perlu direpresentasikan lagi. Jadi fungsi transfer adalah representasi dinamika alam untuk analisis, pemodelan atau simulasi. Dalam kehidupan nyata fungsi transfer adalah perilaku alam itu sendiri.

Kembali ke sistem separator untuk mendapatkan fungsi transfer untuk pemodelan maka tidak semudah bak mandi. Contoh sebagai case saja; fungsi transfer yang ingin dikontrol adalah pressure di dalam separator dengan flowrate output yang akan disalurkan ke flare sistem. Kontrol pressure pada separator digunakan untuk memastikan bahwa pressure di dalam separator tidak melebihi set-point pressure. Jika pressure berlebih harus ada yang direlease untuk mengendalikan sistem agar tidak terjadi emergency. Sebenernya untuk memodelkan fungsi transfer hanya perlu dicari hubungan antara flowrate gas yang akan disalurkan ke flare system dengan pressure di dalam vessel. Kalau flowrate yang lain seperti Flow in 3 Phase, Flow Out Gas product, Flow Out Oil steady mungkin kita bisa konsentrasi ke hubungan flowrate gas ke flare system dengan pressure. Sehingga didapatkan fungsi transfer P(t)/F(t) artinya perubahan flowrate terhadap pressure dalam waktu t. Tetapi kalau semua variabel tsb saling berienteraksi bagaimana? Yach memang memodelkan perilaku alam itu tidak mudah ha..ha..ha. Itu sebagian ilmu Tuhan yang lumayan sulit. Pressure dan flowrate berdinamika sesuai ketentuan Tuhan. Lebih enak diambil saja fungsi transfer-nya dari handbook tentang separator yang di dapat dari penelitian yang menghubungan semua variable yang ingin dikontrol dengan variable yang bisa dimanipulasi dalam bentuk fungsi transfer.

Nova Kurniawan

I got my BE degree from Engineering Physics, ITB, Bandung. I am working at J Ray McDermott

3 Responses

  1. Mas Nova…
    Blognya OK banget…good. Masih di Mc Dermott ya Mas..

    salam

    http://www.hazwelding.wordpress.com

  2. Mas Nova, kalau kita bekerja pada level basic control, memang pengetahuan tentang transfer function kelihatannya tidak terlalu diperlukan. Tetapi jika kita menggunakan advanced control seperti model predictive control, tranfer function (baca model process) sangat diperlukan, karena kontrol jenis ini bekerja berdasarkan process model. Process model diperoleh dari step test dan pemodelan.

  3. mas Nova, untuk mendapatkan transfer function ada metode yang dikenal dengan SIstem identifikasi
    tanpa perlu memodelkan, kita gunakan saja data recording dari %bukaan Control Valve dan data level ketinggian/data pressure

    lalu digunakan matlab,
    sebenarnya tiap sistem ada transfer functionnya tapi sayangnya ketika alat.sistem itu diimpor ke indonesia tidak disertakan juga model matematisnya,,

    hehehhee
    saya juga belum terlalu bisa mas ilmu sistem identifikasi

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: