SISTEM KONTROL

DOSEN TEKNIK MESIN UM

Outline Kuliah1. Pendahuluan

2. Pengertian sistem kontrol

3. Model dalam sistem kontrol

4. Blok diagram

5. Persamaan matematik sistem fisis

6. Penulisan persamaan defrensial

7. Penyelesaian pers. Deferensial

8. Mid test

9. Sensor dan transducer 1

10. Sensor dan transducer 2

11. Tugas proyek 1

12. Tugas proyek 2

13. Presentasi

14. Presentasi

15. Tes akhir semester

BUKU REFERENSI• Kontrol Otomatik Teori dan Penerapannya

Oleh: S. Pakpahan. Penerbit Erlangga

• Sistem Pengendalian dan Umpan Balik. (terjemahan) Oleh: Joseph J Stefano., III. Ph.D; Allen R Stuberud., Ph.D dan Ivan J William., Ph.D Penerbit Erlangga

• Teknik Sistem dan Kontrol Otomatis. Oleh: Ir. Suharto. Penerbit Djambatan

PENDAHULUAN

• Definisi:Sistem Kontrol/Kendali/Pengaturan adalah Sistem yang terdiri dari beberapa elemen sistem yang dapat mengendalikan/mengatur suatu besaran atau plant tertentu.

• Elemen Sistem :Plant, Proses, Sensor, Aktuator dll

Definisi-Definisi1. Masukan (input) adalah rangsangan atau perangsangan yg

diberikan kpd sistem pengendalian. Biasanya agar menghasilkan tanggapan tertentu

2. Keluaran (output) adalah tanggapan sebenarnya yang diperoleh dari sistem pengendalian

3. Plant : Objek fisik yang dikendalikan (Tungku pemanas,reaktor nuklir,Pesawat ruang angkasa)

4. Proses : Operasi yang dikontrol

5. Sistem: Kombinasi dari komponen atau elemen-elemen (kontrol) yang bekerja bersama-sama

6. Gangguan : Sinyal yang mempunyai pengaruh mengganggu terhadap keluaran sistem

7. Aktuator adalah peralatan yang dapat merubah sinyal menjadi gerakan mekanik misalnya: silinder pneumatik; motor; katup dll

Aplikasi Sistem Pengaturan

• Pesawat Ruang Angkasa (Flight Control,Orbit Control)

• Pada “artificial” ( Ekonomi Modern,model kinerja siswa)

• “Natural” (Pankreas,Adrenalin,Mata,tangan dsb)• Transportasi• Peralatan Elektronik di rumah (Mesin

cuci,AC,CD Player,Audio Recorder dsb)• Proses Industri (Temperatur,Tekanan,Posisi

dsb)

Sejarah Perkembangan Sistem Kontrol

• Ancient Greece (3000 SM): Water clocks,automatic oil lamps.

• Abad ke 17 , Cornelis Drebble: Pengendali Temperatur untuk inkubator telor

• Abad ke 18,James Watt : Mesin Uap• Sebelum abad ke 19 –Pertengahan abad

20:Pengembangan Teori Kontrol klasik• 1960: mulai perkembangan teori kontrol

modern

Contoh-Contoh Sistem Kontrol

• Sistem Kontrol Kecepatan – James WattPlant : engineControlled Variable : Engine speedControl Signal : jumlah Fuel

Sejarah Perkembangan (cont.)

• Akhir abad 19 : Teori Stabilitas ( J.C. Maxwell, E.J Routh, A.M Lyapounov

• Akhir 1920-Pertengahan 30 (Negative feedback/”Black”,Analisis Frekuensi Respons/ “H.W. Bode”,Teori Stabilitas/”H.Nyquist”

• 1948 : Metode Root Locus/”W.R Evans”

• 1960 : Metode State-Space /”Kalman”

Klasifikasi

• Menurut terjadinya: (1) sk alamiah, (2) sk buatan dan (3) campuran (alamiah dan buatan)

• Menurut rangkaian sistemnya: (1) open loop control system, yaitu apabila tindakan pengendaliannya tidak tergantung dari keluarannya dan (2) closed loop control system, apabila tindakan pengendaliannya tergantung dari keluarannya

• Sistem kontrol open loop• Aksi kontrolnya tidak tergantung dari output sistem.• Tidak dapat memberikan kompensasi/koreksi jika ada

gangguan (lihat gambar a).– Contoh : mesin cuci, oven, AC, dll.

• Ketepatan hasil bergantung pada kalibrasi.• Sederhana dan murah.

• Sistem kontrol close loop• Aksi kontrolnya bergantung pada output sistem (melalui

feedback).• Mengatasi kelemahan sistem open loop karena bisa

memberikan koreksi saat ada gangguan• Mungkin terjadi “overkoreksi”, sehingga sistem justru

menjadi tidak stabil• Kompleks dan mahal, karena komponen lebih banyak

– Contoh : pengaturan kecepatan motor, pendingin-pemanas ruangan

Open Loop VS Close Loop

Open dan Closed Control System

Indian Institute of Information Technology - Allahabad

Open-loop/Closed-loop Systems (Cont’d)

• Open Loop

• Closed-Loop (Feedback system)

Open Loop VS Close Loop

Catatan : gambar di atas disebut Diagram Blok Sistem Kontrol

Feedback path

Klasifikasi

• Sistem linier dan non linier. Sistem linier apabila hubungan antara suatu variabel (masukan) terhadap variabel lainnya (keluaran) adalah linier (prinsip superposisi) dalam batas tertentu. Contoh: tahanan listrik, pegas dll.

• Sistem non linier adalah sistem yg tidak mengikuti prinsip superposisi.

Klasifikasi

• Sistem diskrit (on/off) dan sistem kontinue.

• Sistem diskrit adalah sistem adalah sistem yg tindakannya pengendaliannya hanya on dan off.

• Sistem kontinue adalah sistem yg tindakannya terus menerus, tegantung kepada besarnya kesalahan (error) nya.

Contoh-Contoh Sistem Kontrol

• Sistem Kontrol Temperatur

Contoh-Contoh Sistem Kontrol

• Sistem Kontrol Level

20

Road conditions

Speed

Steering

Noise

desired direction

actual direction

Response direction of travel

Time

Response speed

Time

Desired speed

Actual speed

Contoh-Contoh Sistem Kontrol

• Steering Automobile

Klasifikasi

• Menurut cara kerjanya yang paling sering dipakai digolongan menjadi:

1. Mekanis,

2. Elektris

3. Termis

4. Pneumatis/hidraulis

5. Atau kombinasi dari padanya

Model

• Model adalah penyerderhanaan permasalahan dalam teknik pengendalian agar mudah di analisis. Ada tiga macam model:

1. Persamaan matematis (pers aljabar, pers defrensial, transformasi laplace dll)

2. Diagram blok

3. Grafik aliran isyarat

Perancangan & Analisis Sistem Kontrol:

1. Menentukan sistem Fisis dari elemen sistem kontrol

2. Mentransformasi Sistem Fisis

3. Membuat model matematik sistem Fisis

4. Membuat diagram blok

5. Analisis dan Perancangan

Perancangan & Analisis Sistem Kontrol (Cont.):

Soal1. Apakah yang dimaksud dengan sistem kontrol ?.

Berilah 5 contoh yang Sdr ketahui

2. Apakah yang dimaksud dengan Sistem kontrol terbuka dan tertutup? Berilah masing-masing 3 contohnya !

3. Apakah yang dimaksud dengan sistem kontrol diskrit dan kontinyu ?. Berilah masing-masing 3 contohnya !

4. Apakah yang dimaksud dengan sistem kontrol alamiah, buatan dan alamiah-buatan?. Berilah masing-masing 2 contohnya !

5. Sebutkan lima contoh sistem kontrol yang Sdr ketahui kemudian jelaskan manakah: input, output, proses, plant dan gangguannya