SISTEM KENDALI

SISTEM KENDALIOleh:I Made WirawanSistem Kendali (definisi)Suatu usaha atau perlakuan terhadap suatu sistem dengan masukan tertentu untuk mendapatkan keluaran sesuai yang diinginkanDalam buku berjudul Modern Control Systems, bahwa sistem kendali merupakan hubungan timbal balik antar elemen yang membentuk suatu konfigurasi sistem, yang memberikan suatu hasil yang dikehendaki, yakni berupa respon (Dorf, 1983).

2Elemen Dasar Sistem KendaliSistem kendali tersusun dari beberapa elemen dasar, yakni:MasukanSistemKeluaran

3Contoh Sistem KendaliSekering akan putus apabila diberi beban arus listrik yang berlebihan, dan akibatnya lampu akan padam. Fenomena ini menunjukkan bahwa sebenarnya terjadi pengukuran terhadap aliran arus listrik, membandingkan terhadap kapasitas maksimal arus listrik,melakukan langkah koreksi dengan cara memutus arus.

4Jenis Sistem KendaliMenurut Distefano dkk (1992), ada tiga jenis sistem kendali dasar yakniPengendalian alamiah, Pengendalian buatan, Sistem kendali yang elemennya buatan dan alamiah

5Pengendalian Alamiah, Contohnya pengendalian alamiah, yakni suhu tubuh manusia, mekanisme buka-tutup pada jantung, sistem peredaran darah, sistem syaraf, sistem kendali pankreas dan kadar gula dalam darah, sistem pengaturan adrenalin, dan sistem kendali lainnya yang ada pada makhluk hidup.6 Pengendalian BuatanContoh pengendali buatan yaitu: Mekanisme on-off pada saklar listrik, Mekanisme buka-tutup pada keran air, Sistem kendali untuk menghidupkan dan mematikan televisi/radio/tape, Sistem kendali pada mainan anak-anak, Sistem kendali suhu ruangan ber-AC, serta Sistem kendali perangkat elektronik seperti pada kulkas, freezer dan mesin cuci. 7sistem kendali yang elemennya buatan dan alamiahContoh sistem kendali yang elemennya buatan dan alamiah adalah Sistem pengendalian mengendarai sepeda, motor atau mobil. Mata sebagai elemen alamiah untuk mengamati keadaan, Kayuhan/Pedal gas sebagai elemen buatan untuk mengatur putaran mesin

8Sistem Pengendalian ProsesSistem pengendalian proses adalah gabungan kerja dari alat-alat pengendalian otomatis. Semua peralatan yang membentuk sistem pengendalian disebut istrumentasi pengendalian proses. 9Contoh sederhana Istrumentasi Pengendalian Proses Saklar temperatur yang bekerja secara otomatis mengendalikan suhu setrika. Instrumentasi pengendalinya disebut temperature switch, Saklar akan memutuskan arus listrik ke elemen pemanas apabila suhu setrika ada di atas titik yang dikehendaki. Sebaliknya saklar akan mengalirkan arus listrik ke elemen pemanas apabila suhu setrika ada di bawah titik yang dikehendaki. Pengendalian jenis ini adalah kendali ON-OFF.10Tujuan Sistem Pengendalian Untuk mendapatkan unjuk kerja/perfomansi yang optimal pada suatu sistem yang dirancang. Optimisasi merupakan cara mencapai target optimal, dengan cara Melakukan pengukuran (measurement), Melakukan pencatatan dan penghitungan (computation)Membandingkan (comparison), Melakukan perbaikan (correction).

11Instrumentasi PerformansiUntuk mengukur performansi dalam pengendalian, biasanya diekspresikan dengan ukuran-ukuran waktu naik(tr), waktu puncak(tp), settling time(ts), maximum overshoot (Mp), waktu tundaldelay time(td), nilai error, dan damping ratio. Nilai tersebut bisa diamati pada respon transien dari suatu sistem pengendalian.

12Performansi Respon Transien Sistem Kendali

13Parameter KendalianAda banyak parameter yang harus dikendalikan di dalam suatu proses, diantaranya yang paling umum ada empat yaitutekanan (pressure) di dalam suatu pipa/vessel,laju aliran (flow) di dalam pipa,temperatur di unit proses penukar kalor (heat exchanger), danlevel permukaan cairan di sebuah tangki.

14Mengapa perlu instrumentasi dalam Sistem Kendali?Diantara kekurangan manusia adalah mempergunakan indra sebagai alat ukur. Sebagai sebuah ilustrasi indra peraba manusia dipergunakan untuk mengukur kondisi air yang berbeda di dalam suatu bejana, namun apakah indra peraba itu mampu mencerminkan kondisi pengukuran yang sebenarnya .

15Langkah 1Apa yang dirasakan apabila kedua tangan kita masing masing dicelupkan ke tempayan kiri dan kanan? Tangan kiri akan merasakan hangatnya air hangat dan tangan kanan akan merasakan dinginnya es. Sampai batas ini kita masih bisa membedakan mana yang dingin dan yang panas, namun belum mengetahui secara eksak berapa temperatur air tersebut.

16Langkah 2Apa yang terjadi apabila kedua tangan kita yang baru saja dimasukan masing masing di air hangat dan air dingin, kemudian dicelupkan ke dalam air suam kuku? Tentunya tangan kiri yang habis dicelupkan di air hangat akan terasa dingin dan tangan kanan yang habis dimasukan air es akan terasa air itu panas. Mengapa begitu? Jawabnya karena indra peraba manusia tidak mampu dijadikan sebagai alat ukur yang akurat.

Maka perlu alat ukur yang akurat, yakni termometer yang mengukur suhu air di ketiga tempat air dengan kondisi yang berbeda tersebut17Analisis Sistem KendaliPenelitian pada kondisi tertentu dari performansi pada sistem yang model matematiknya telah diketahuiSetiap sistem tersusun dari elemen, maka analisis dimulai dari deskripsi matematik tiap elemenMangapa melakukan analisis ????Untuk mengendalikan variabel proses, maka dilakukan dengan cara analisis dan perancangan.

18Analisis Sistem Kendali (pengertian)Beberapa faktor yang harus dikuasai untuk melakukan analisis sistem kendali adalah:Penguasaan dasar-dasar matematikaPenguasaan pemodelan matematika sistem fisikRespon sistem kendaliKestabilan sistem pengendalianBagaimana bila model matematik tiap elemen belum diketahui?????19Penguasaan dasar-dasar matematikaDasar analisis dan perancangan sistem kendali yang sering dijumpai berupa: Persamaan diferensial, Transformasi Laplace, Transformasi Z, Fourier, Matriks, dan sebagainya.

20Penguasaan pemodelan matematika sistem fisik Sebuah sistem fisik akan sulit dianalisis apabila model matematika sistem tidak diketahui.Misal: karburator dan beban mesin kendaraan21Respon sistem kendaliUntuk memudahkan analisis sistem kendali biasanya mempergunakan performansi respon transien dan frekuensi.

22Kestabilan sistem kendaliDasar analisis kestabilan biasanya mempergunakan kriteria Routh-Hurwitz, pecahan kontinyu, letak akar (root locus), dan Nyiquist.23Sistem kendali jelajah mobil

24Sistem kendali jelajah mobilDalam berkendaraan di jalan raya terkadang ada pembatasanKecepatan berkendara hanya diijinkan 40 km/jam. Sebagai alat untuk memonitor dipasang speedometer dan acuannya adalah kecepatan 40 km/ jam. Apabila terjadi penyimpangan antara yang tercatat pada speedometer terhadap kenyataan kecepatan kendaraan, maka pengendara senantiasa berusaha untuk melakukan pengendalian larinya kendaraan dengan menambah atau mengurangi kecepatan putaran mesin. 25Sistem kendali jelajah mobil

26Sistem pengendalian temperatur setrika otomatis

27Sistem pengendalian temperatur setrika otomatisSetrika listrik secara termostatis mengatur panas yang dihasilkan pada setrika. Masukan ke sistem tersebut adalah suhu acuannya, yang diset secara tepat oleh termostat, Keluarannya adalah suhu yang dihasilkan sebenarnya yang bisa dideteksi dengan cara pengukuran temperatur. Apabila termostat mendeteksi suhu keluaran lebih kecil dari masukan, arus listrik mengalir dan memanaskan elemen pemanas hingga suhu menyamai acuannya dan secara otomatis arus akan diputus lagi.

28Sistem pengendalian temperatur setrika otomatis

29Sistem kendali permukaan pada aerofoil sayap pesawat terbangBesaran yang dikendalikan diekspresikan dalam besaran sudut terhadap posisi sudut acuan.

30Sistem kendali permukaan pada aerofoil sayap pesawat terbang

3131