SISTEM KENDALI : ISTILAH - ISTILAH dan PENDAHULUAN

Hallo sahabat seperjuangan, apakabar hari ini? semoga baik-baik saja. Setelah beberapa bulan tidak pernah update kali ini admin akan membahas mengenai Sistem kendali dalam tenaga listrik. Okehh,, tanpa berlama-lama langsung saja simak pembahasan dibawah ini.

================================================================================

Pada postingan kali ini admin akan membahas mengenai sistem kendali dalam ilu tenaga listrik. Semelum melangkah lebih jauh mengenai sistem kendalai, akan lebih baik mengenal istilah-istilah dalam sistem kendali terlebih dahulu. Hal ini bertujuan mempermudah dalam mempelajari materi ini.

1. Sistem : sistem merupakan kumpulan komponen-komponen yang saling berhubungan dan bekerja sama untuk mencapai suatu tujuan tertentu
2. Proses : proses adalah nama lain dari sistem. Proses dapat dikatakan suatu operasi yang berlangsung secara kontinyu yang ditandai oleh suatu deretan perubahan kecil yang berututan dengan cara yang reltif tetap dan menuju ke suatu hasil atau keadaan akhir tertentu. Setiap operasi yang dikontrol disebut proses.
3. Plant : plant adalah seperangkat peralatan yang hanya terdiri dari beberapa bagian mesin yang bekerja bersama-sama, yang digunakan untuk melakukan suatu operasi tertentu.
4. Variabel : variabel adalah suatu besaran yang nilainya dapat berubah-ubah. Variabel dapat diklasifikasikan menjadi 3 komponen yaitu :
   • Masukan merupakan variabel yang menyebabkan atau menghasilkan keluaran.
   • Keluaran merupakan variabel yang merupakan hasil atau respon nyata dari sistem kontrol.
   • Parameter merupakan variabel yang tertentu dan konstan berkaitan dengan batasan fisik dari sistem.

Selain itu variabel juga dapat diklasifikasikan menjadi :

• Variabel yang dimanipulasi : variabel atau keadaan yang diubah oleh kontroler untuk mempengaruhi nilai variabel yang dikontrol. Singkatnya variabel ini adalah suatu masukan yang dapat kita atur.
• Variabel yang dikontrol : besaran atau keadaan yang diukur dan dikontrol.
• Variabel exogenous : masukan yang berasal dari luar sistem dan tidak dapat diubah oleh kontroler
Klasifikasi variabel ini dapat dinyatakan dalam diagram blok berikut :


dimana
d : variabel exogenous
u : variabel yang dimanipulasi
y : variabel yang dikontrol


5. Sistem Kontrol : Kontrol atau pengaturan adalah upaya yang dilakukan untuk menjaga/mencapai kondisi yang diinginkan pada sistem fisik dengan mengubah-ubah variabel tertentu yang dipilih. Sistem kontrol merupakan sistem yang komponen-komponenya telah dikonfigurasi untuk menghasilkan karakteristik sistem yang diinginkan. Teknik sistem kontrol merupakan pengembangan konfigurasi komponen-komponen yang tepat untuk mencapai objek performasi
6. Kontroler : kontroler ddalam sistem kontro yang menghasilkan sinyal kontrol. Dalam sistem kontrol khususnya sistem kontrol loop tertutup, kontroler akan membandingkan setpoint dengan variabel keluaran, menghitung beberapa banyak koreksi yang dilakukan, dan mengeluarkan sinyal koreksi sesuai dengan perhitungan.
7. Sistem Kontrol Umpanbalik : sistem yang cenderung mempertahankan suatu hubungan yang telah ditentukan antara keluaran sistem dan masukan acuan (setpoint) dengan membandingkan keduanya dan menggunakan perbedaannya sebagai sinyal kontrol. Pada sistem kontrol umpan balik, keluaran sistem berpengaruh terhadap aksi pengaturan.
   Contoh : sistem kontrol temperatur pada oven listrik.

Temperatur di dalam oven listrik diukur oleh sensor temperatur, yang merupakan alat analog. Temperatur analog dikonversi menjadi temperatur digital oleh konverter A/D. Temperatur digital tersebut dimasukkan ke kontroler melalui sebuah anatarmuka. Temperatur digital ini dibandingkan dengan temperatur masukan yang diprogram, dan jika terdapat kesalahan, kontroler mengirim sinyal ke pemanas, melalui sebuah antarmuka, penguat, dan relai untuk membawa temperatur oven listrik ke nilai yang dikehendaki.
8. Sistem Kontrol Sekuensial : Sistem kontrol sekuensial adalah sistem yang melakukan operasi secara otomatis step by step yang bekerja sesuai dengan aturan yang telah ditentukan.
   Kontrol sekuensial dapat dibagi menjadi 3 katagori sebagai berikut :
   .
   1. Sistem melakukan urutan berikutnya jika kondisi yang ditentukan sebelumnya terpenuhi (conditional control)
   2. SIstem melaksanakan urutan berikutnya jika telah mencapai waktu yang telah ditentukan (time schedule control)
   3. Sistem dimana waktu pelaksanaan atau interval waktu tidak penting, hanya urutan operasi yang telah ditetapkan yang dipentingkan (executive control).
   Contoh sistem kontrol sekuensial : sistem kontrol pada lampu lalu lintas, konveyor, lift, mesin cuci dan lainnya.
9. Sistem Kontrol Proses : Sistem kontrol proses merupakan sistem kontrol otomatis dimana keluarannya adalah suatu variabel seperti temperatur, tekanan,aliran, level cairan atau pH. Kontrol proses secara luas digunakan di industri.
   Contoh sistem kontrol proses adalah :
   
   1. Pengaturan temperatur pada oven listrik
   2. Pengaturan level air pada tandon air, dan lain-lain
10. Servomekanik : Servomekanik merupakan sistem kontrol umpanbalik dimana keluarannya adalah variabel berupa posisi, kecepatan, atau percepatan.
Contoh servomekanik :

1. Sistem kontrol lengan robot, dimana lengan robot harus mengikuti jalan tertentu di ruangan yang telah ditentukan.
2. Sistem pendaratan otomatis pesawat udara, dimana pesawat udara harus mengikuti jalan di angkasa yang telah ditentukan, dan lain-lain.

Selanjutnya kita akan membahas mengenai dasar dari sistem kendali. Dasar sistem kendali dikategorigan menjadi dua sistem, sistem kontrol loop terbuka dan sistem kontrol loop tertutup.

1. SISTEM KONTROL LOOP TERBUKA
Sistem kontrol loop terbuka merupakan suatu sistem kontrol yang keluarannya tidak mempunyai pengaruh terhadap aksi kontrol. Pada sistem kontrol loop terbuka tidak terdapat jaringan umpan balik. Dengan kata lain, sistem kontrol loop terbuka keluarannya tidak dapat digunakan sebagai perbandingan umpan balik dengan masukan.
Representasi diagram blok sederhana dari sistem kontrol loop terbuka adalah sebagai berikut :

Berdasarkan diagram bloknya, dapat kita ketahui bahwa pada sistem kontrol loop terbuka keluaran sistem tidak mempengaruhi masukan ke plant.
Contoh sistem kontrol loop terbuka :
Sistem kontrol nyala api pada kompor gas


Besar kecilnya nyala api pada kompor gas tergantung pada tinggi rendahnya tekan gas P_s yang diatur melalui valve input. Sehingga pada kontrol nyala api kompor gas, output nyala api open loop terhadap valve input.

DIbanding dengan sistem kontrol loop tertutup, kelebihan sistem kontrol loop terbuka adalah :


• Konstruksi sederhana
• Tidak memerlukan banyak komponen sehingga pemeliharaan lebih murah
• Tidak ada persoalan stabilitas
• Cocok apabila keuaran sulit diukur atau secara ekonomis tidak fisibel.
Sedangkan kekurangan sistem kontrol loop terbuka adalah:

• Keluaran sistem mungkin berbeda terhadap apa yang diinginkan
• Rekalibrasi harus dilakukan dari waktu ke waktu
• Dapat digunakan hanya jika hubungan antara masukan dan keluaran diketahui
• Dapat digunakan hanya jika tidak terdapat gangguan internal maupun eksternal


2. SISTEM KONTROL LOOP TERTUTUP
Sistem kontrol loop tertutup merupakan sistem kontrol dimana sinyal keluaran mempunyai pengaruh langsung terhadap sinyal kontrol (aksi kontrol). Pada sistem kontrol loop tertutup terdapat jaringan umpanbalik (feedback) karenanya sistem kontrol loop tertutup seringkali disebut sebagai sistem kontrol umpanbalik. Praktisnya, istilah kontrol loop tertutup dan sistem kontrol umpanbalik dapat saling dipertukarkan penggunaannya. Representasi diagram blok dari sistem kontrol loop tertutup adalah sebagai berikut :

Pada sistem kontrol loop tertutup, sinyal keluaran dari plant atau sinyal keluaranterukur dari elemen ukur (biasanya sensor atau tranduser) diumpanbalikkan untuk dibandingkan dengan setpoint. Perbedaan antara sinyal keluaran dan setpoint yaitu sinyal kesalahan atau error, disajikan ke kontroler sedemikian rupa untuk mengurangi kesalahan dan membawa keluaran sistem ke nilai yang dikehendaki. Jadi, pada sistem kontrol loop tertutup keluaran sistem digunakan untuk menentukan sinyal masukan ke plant.
Contoh sistem kontrol loop tertutup :
Sistem Kontrol Kecepatan Govenor
Perinsip kerja dari sistem kontrol kecepatan govenor adalah sebagai berikut :


• Kecepatan governor disetel sesuai dengan kecepatan yang diinginkan dan tidak terdapat tekanan minyak yang masuk dalam sisi silinder.
• Jika kecepatan mesin yang sebenarnya turun di bawah harga yang diinginkan, maka gaya sentrifugal dari governor kecepatan mengecil, menyebabkan katup pengontrol (katup pilot) bergerak ke bawah, mencatu bahan bakar yang lebih banyak sehingga kecepatan mesin membesar sampai dicapai harga yang diinginkan.
• Sebaliknya, jika kecepatan mesin melebihi nilai yang diinginkan, maka gaya sentrifugal dari governor kecepatan membesar, menyebabkan katup pengontrol (katup pilot) bergerak ke atas. Hal ini akan memperkecil catu bahan bakar sehingga kecepatan mesin mengecil sampai dicapai nilai yang diinginkan.
Diagram skematik dari sistem kontrol kecepatan govenor adalah sebagai berikut.



Dibandingkan dengan sistem kontrol loop terbuka, kelebihan kontrol loop tertutup adalah :
• Dapat mengatasi ketidakpastian pengetahuan akan plant dan perubahan kelakuan atau karakteristik plant
• Nonlinearitas komponen tidak terlalu mengganggu
• Ketelitian (accuracy) terjaga
Sedangkan kekurangan sistem kontrol loop tertutup adalah :

• Perlengkapan lebih komplek dan lebih mahal dibandingkan dengan kontrol loop terbuka
• Instalasi perawatannya lebih sulit
• Kecendrungan ke arah osilasi

=============================================================================
 Catatan Editor :
            Okeh, sekian materi dari editor semoga berguna bagi teman-teman semua dan jangan lupa share postingan ini keteman kalian. Tinggalkan Komentar pada kolom dibawah jika ada yang perlu ditanyakan. 
            Untuk meambahkan emoji pada kolom komentar dapat mengetik "emot0, emot1, dll" tanpa tanda kutip. Untuk mengetahui jenis emot yang dipakai, tinggal arahkan kursor ke tepat list emoji diatas kolom komentar.  Terimakasih~

=============================================================================

Daftar Pustaka yang admin gunakan sebagai referensi :

1. Buku Ajar Sistem Kontrol (Jilid I) - Mohamad Agung Prawira Negara