KONSEP SISTEM KONTROL

KONSEP SISTEM KONTROL

SISTEM : terdiri dari komponen-komponen yang mempunyai fungsi masing-masing dan  saling bekerja sama untuk mencapai suatu tujuan tertentu yang telah ditetapkan.

SISTEM KONTROL : sebuah sistem dimana komponen-komponennya dihubungkan sedemikian rupa sehingga membentuk sebuah konfigurasi sistem untuk mendapatkan  tanggapan yang diinginkan.

Gambar 1.1 Hubungan Sebab Akibat dalam Sistem Kontrol

A.    Contoh Sistem Kontrol Otomatis :

a.       Pengontrolan proses, misalnya pengontrolan temperatur, aliran, tekanan, tinggi permukaan cairan, pH, dan sebagainya.

b.      Pembangkit tenaga listrik, misalnya pengaturan tegangan, frekuensi, dan sebagainya.

c.       Pengontrolan numerik yaitu pengontrolan operasi yang membutuhkan ketelitian tinggi dalam proses yang berulang-ulang, misalnya pembuatan lubang, tekstil, pengelasan, dan sebagainya.

d.      Transportasi, misalnya elevator, eskalator, ban berjalan, kereta api, pesawat terbang, dan sebagainya.

e.       Servomekanis

f.       Bidang non teknik, misalnya ekonomi, sosiologi, biologi. 

B.     Klasifikasi Sistem Kontrol

a.       Sistem kontrol loop terbuka dan loop tertutup

b.      Sistem linier dan tak linier

c.       Sistem kontrol berubah terhadap waktu (time-variant) dan sistem kontrol tak berubah terhadap waktu (time-invariant)

d.      Sistem kontrol waktu kontinyu dan sistem kontrol waktu diskrit

e.       Sistem kontrol masukan tunggal keluaran tunggal (SISO) dan sistem kontrol banyak masukan banyak keluaran (MIMO)

1.      Sistem Kontrol Loop Terbuka

menggunakan peralatan penggerak untuk mengontrol proses secara langsung tanpa umpan balik. Pada sistem ini harga keluaran  sistem tidak dapat dibandingkan terhadap harga masukannya.

Ciri-ciri Sistem Kontrol Loop Terbuka :

a.       Sederhana

b.      Harganya murah

c.       Dapat dipercaya

d.      Dapat kurang akurat karena tidak terdapat koreksi terhadap kesalahan

e.       Berbasis waktu

Contoh Sistem Kontrol Loop Terbuka

·         sistem kontrol temperatur ruangan

Gambar 1.2 Diagram Balok Sistem Kontrol Temperatur Ruangan

·         sistem kontrol tinggi permukaan cairan dalam tangki

Gambar 1.3 Diagram Balok Sistem Kontrol Tinggi Permukaan Cairan dalam Tangki

 

Gambar 1.4 Sistem Kontrol Tinggi Permukaan Cairan dalam Tangki

Pada sistem tersebut diinginkan tinggi permukaan cairan (h) tetap walaupun fluida pada katub K₁ berubah-ubah. Hal tersebut dapat dicapai dengan pengaturan secara manual pada katub K₂ pada waktu tertentu sesuai pengalaman operator.

2.      Sistem Kontrol Loop Tertutup

Menggunakan pengukuran keluaran dan mengumpanbalikkan  sinyal tersebut untuk dibandingkan dengan keluaran yang diinginkan. Sinyal keluaran diumpanbalikkan terhadap kontroler yang akan  membuat pengubahan terhadap sistem agar keluaran sistem seperti yang diinginkan.

Perbandingan sistem kontrol loop tertutup dan loop terbuka:

•         Lebih kompleks

•         Harganya lebih mahal

•         Lebih dapat dipercaya

•         Biasanya lebih akurat

•         Tidak berbasis waktu

Gambar 1.5 Diagram Balok Sistem Kontrol Loop Tertutup

Komponen Sistem Kontrol Loop Tertutup:

1.      Sensor/transduser.

Elemen yang langsung mengadakan kontak dengan obyek yang diukur. Transduser berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang diukur menjadi besaran fisis lainnya.

2.      Detektor Kesalahan

Mengukur kesalahan (error) yang terjadi antara keluaran sesungguhnya dan keluaran yang diinginkan.

3.      Penggerak / Actuator

Mengontrol aliran energi ke sistem yang dikontrol. Alat ini juga disebut dengan  elemen pengontrol akhir (final control element).

4.      Penguat / Amplifier

Power Amplifier merupakan unit yang dibutuhkan karena daya dari detector kesalahan tidak cukup kuat untuk menggerakkan elemen keluaran.

Contoh Sistem Kontrol Loop Tertutup

•      sistem kontrol temperatur ruangan otomatis

Gambar 1.6 Diagram Balok Sistem Kontrol Temperatur Ruangan Otomatis

•      sistem kontrol tinggi permukaan cairan dalam tangki otomatis

 

Gambar 1.7 Diagram Balok Sistem Kontrol Tinggi Permukaan Cairan dalam Tangki Otomatis

 

Gambar 1.8 Sistem Kontrol Tinggi Permukaan Cairan dalam Tangki Otomatis

Dalam sistem tersebut diinginkan tinggi permukaan cairan dalam tangki (h) tetap, walaupun  aliran fluida pada katub K₁ berubah-ubah.  Jika permukaan tangki tidak sesuai dengan yang diinginkan, akan terbentuk  tegangan error (e). Tegangan e diperkuat sehingga dapat memberikan input  pada penggerak/ motor untuk membuka/ menutup katub K₂.

C.     Operasi Penjumlahan dan Pengurangan

Gambar 1.9  Operasi Penjumlahan dan Pengurangan (a, b, c, d merupakan variabel)

Dari Gambar  1.9, harga variabel yang masuk ke dalam summing point sama dengan harga variabel yang keluar dari summing point.

Titik Cabang

Gambar 1.10 Pada Titik a Terdapat Tiga Cabang yang Mempunyai Nilai Sama, yaitu z

Dalam sistem kontrol, seperti terlihat dalam Gambar 1.10 suatu titik  cabang (a) diperlukan untuk mengembalikan keluaran ke masukan/ bagian lain dalam sistem. Dalam simbol ini harga yang dikembalikan  tetap sama dengan harga pengambilannya atau nilai z pada ketiga cabang tersebut harganya sama.