PENGERTIAN SISTEM KENDALI
Arti
sistem pengendalian dalam keinsinyuran dan keilmuan biasanya kita batasi untuk
diterapkan ke sistem-sistem yang fungsi utamanya adalah memerintahkan,
mengarahkan atau mengatur secam aktif atau secara'dinamis
CONTOH SISTEM KENDALI
Sistem yang terlihat dalam
Gambar di bawah ini, terdiri dari sebuah cermin yang berporos di satu tepi dan
disetel ke atas dan ke bawah dengan sebuah sekrup di tepi yang lain, sistem
merupakan sebuah contoh sistem pengendalian. Sudut cahaya pantul diatur dengan menggunakan sekrup tersebut.
MESIN CUCI OTOMATIS
Urutan proses mencuci dengan mesin cuci umumnya adalah sebagai berikut:
(1) memasukkan pakaian kotor ke dalam mesin, (2) memasukkan sabun atau
deterjennya, (3) mengelantang, (4) memasukkan air masuk dalam mesin cuci jumlah yang tepat, (5) kemudian waktu-siklus
pencucian dan pemerasan disetel pada sebuah pengaturwaktu dan mesin cuci mulai
dihidupkan.
Bila siklus pencucian sudah lengkap, mesin cuci secara otomatis akan
mati sendiri. Jika jumlah yang tepat dari deterjen, pengelantangan, volume air,
dan suhu air yang sesuai ditentukan lebih dulu atau ditetapkan oleh produsen
mesin, atau secara automatis dimasukkan oleh mesin itu sendiri, maka masukannya
adalah waktu (dalam menit) untuksiklus pencucian dan pemerasan. Pengatur waktu
biasanya disetel oleh seorang operator. Keluaran dari suatu mesin cuci lebih
sulit untuk ditetapkan.
Didefinisikan bahwa bersih adalah
ketiadaan semua zat-zat asing dari sesuatu yang harus dicuci, keluarannya
sebagai persentase kebersihan. Karena itu, pada awal suatu siklus keluarannya
lebih kecil dari 100 persen, dan pada akhir dari suatu siklus keluaran yang
ideal sama dengan 100 persen (pakaian yang bersih tidak selalu
diperoleh). Untuk kebanyakan mesin-mesin yang digerakkan dengan memasukkan
uang-logam waktusiklusnya disetel lebih dulu, dan mesin itu mulai bekerja bila
uang logamnya dimasukkan. Dalam hal ini, persentase kebersihan sebagai output
bisa dikendalikan dengan menyetel input meliputi jumlah deterjen,
pengelantangan, volume air, dan suhu air.
PEMANGGANG ROTI
Dimisalkan bahwa elemen pemanas mensuplai jumlah panas yang sama ke
kedua sisi rotinya, dan mutu panggangan dapat ditentukan oleh warnanya. Suatu
diagram skematik yang disederhanakan dari salah satu cara yang mungkin untuk
menerapkan prinsip umpanbalik ke pemanggang yang terlihat pada gambar di atas.
Pemanggang tersebut mula-mula dikalibrasi untuk mutu panggangan yang
dikehendaki dengan menggunakan tombol penyetelan warnai, penyetelan kembali
diperlukan apabila mutu panggangannya berubah. Bila saklarnya ditutup, roti
akan terpanggang sampai detektor warnanya "melihat" wama yang
dikehendaki. Pada saat warna yang dikehendali sudah dicapai maka saklar akan
terbuka secara automatis dengan menggunakan hubungan umpanbalik, yang bisa
bersifat listrik atau mekanik.
SISTEM KENDALI BIOLOGIS
Komponen-komponen dasar dari sistem
pengendalian ini adalah pikiran, lengan, tangan, dan mata. Pikiran
mengirimkan isyarat ke sistem syaraf yang dipcrlukan
ke lengan dan tangan untuk menjangkau benda itu. Isyarat tersebut diperkuat di
dalam otot-otot lengan dan tangan, yang bekerja sebagai penggerak tenaga untuk
sistem tersebut. Mata digunakan sebagai piranti pengindera, yang senantiasa
mengumpanbalikkan kedudukan tangan ke otak.
Kedudukan tangan adalah keluaran untuk sistem itu. Masukannya
adalah kedudukan benda. Tujuan sistem pengendalian adalah mengurangi
jarak antara kedudukan tangan dan kedudukan benda menjadi nol. Gambar di atas
adalah diagram skematiknya. Garis dan panah putus-putus menyatakan arah dari
aliran informasi
JENIS SISTEM KENDALI
·
Sistem
pengendalian buatan
·
Sistem pengendalian alamiah, termasuk sistem biologi
Sistem pengendalian yang komponen-komponennya buatan dan
alamiah
Untuk menggolongkan suatu sitem pengendalian sebagai untaian-terbuka
atau untaian tertutup, komponen-komponen sistem tersebut harus dibedakan dengan
jelas dari komponen-komponen yang berinteraksi dengan sistem itu, tapi bukan
merupakan bagian dari sistem itu. Contohnya, seorang operator bisa atau bisa juga
bukan merupakan Komponen dari suatu sistem.
SISTEM PENGENDALIAN TERBUKA
Alat pemanggang-roti automatik
bisa berbentuk sistem pengendalian untaian-terbuka karena dikendalikan oleh
sebuah pengatur-waktu. Waktu yang diperlukan untuk membuat "panggangan
bagus" harus diperkirakan oleh pemakainya, yang bukan merupakan bagian
dari sistem itu. Pengendalian atas mutu panggangan (keluaran) adalah
penghentian alat pada saat telah ditentukan, sesuai dengan waktu yang telah
disetel sebagai masukan dan tindakan pengendaliannya.
SISTEM PENGENDALIAN TERTUTUP
Sistem pengendalian untaian-tertutup lebih umum disebut sebagai sistem
pengendalian umpanbalik (feedback), dan akan diselidiki secara lebih
mendetil pada awal pasal selanjutnya. Dalam
suatu sistem dikatakan ada umpan-balik bila ada urutan tertutup dari
hubungan sepab-dan-akibat di antara besaran-besaran sistem. Pada hakekatnya, setiap sistem pasif (suatu sistem
yang tak mengandung sumber energi) bisa dipandang sebagai suatu sistem
umpanbalik.
CONTOH SISTEM UMPAN BALIK
Mekanisme autopilot dan pesawat terbang yang dikendalikannya, adalah sistem pengendalian (umpanbalik)
untaian-tertutup. Tujuannya mempertahankan arah pesawat yang ditetapkan, tanpa
terpengaruh oleh perubahan-perubahan atmosfir. Alat ini melakukan tugas dengan
terus-menerus mengukur arah pesawat yang sesungguhnya, dan secara automatis
menyetel sayap-sayap pengendalian (kemudi, sirip, dan seterusnya) agar arah
pesawat sesuai dengan arah yang telah ditentukan. Seorang pilot atau operator
yang sebelumnya menyetel autopilot ini, bukan merupakan bagian dari sistem
pengendalian tersebut.
Masukannya adalah arah tertentu yang bisa disetel pnda suatu alat
penunjuk dalam panel pengendalian pesawat, dan keluarannya adalah arah yang
sesungguhnya, sebagaimana ditunjukkan oleh instrumen-instrumen
navigasi
automatik. Sebuah piranti pembanding senantiasa mengamati masukan dan
keluarannya. Bila keduanya sarna, tidak diperlukan tindakan pengendalian. Bila
ada perbedaan an tara masukan dan keluaran,
piranti pembanding tersebut menyalurkan suatu isyarat tindakan pengendalian ke
pengendalinya, yaitu mekanisme autopilot. Pengendalinya memberi isyarat-isyarat
yang tepat ke sayap-sayap pesawat itu untuk memperkecil perbedaan
masukan-keluaran. Umpanbalik bisa
dilaksanakan dengan hubungan mekanik atau listrik, yang mengukur arah, dari
instrumen-instrumen navigasi ke
piranti pembandingnya.
SIFAT SISTEM UMPAN BALIK
·
Meningkatkan
ketelitian
·
Mengurangi
kepekaan perbandingan keluaran terhadap masukan untuk perubahan ciri-ciri
system
·
Mengurangi
akibat-akibat ketidak-linieran dan distorsi
·
Memperbesar
lebarpita
·
Kecenderungan menuju osilasi atau ketidak-stabilan
Lazimnya teknik sistem pengendalian merupakan penyelidikan atas dua masalah: analisis dan perancangan dari suatu konfigurasi sistem pengendalian. Analisis adalah penyelidikan sifat-sifat dari suatu sistem yang ada. Masalah perancangan adalah pemilihan dan penyusunan dari komponen-komponen sistem pengendalian yang melaksana tugas tertentu. Perancangan dengan analisis dilaksanakan dengan memperbaiki ciri-ciri dari suatu konfigurasi sistem baku atau sistem yang ada, perancangan dengan sintesis dicapai dengan mendefinisikan bentuk sistem (menyusun) langsung dari perinciannya.
PRESENTASI SISTEM
·
Persamaan diferensial dan hubungan matematis lainnya.
·
Diagram
blok
Grafik
aliran isyarat
Diagram blok dan grafik
a1iran isyarat adalah pemyataan grafis yang ringkas dan diagram skematik suatu
sistem fisis, atau dari himpunan persamaan matematis yang mencirikan bagian-bagian
sistem itu. Model-model matematis, dalam bentuk persamaan-persamaan sistem,
digunakan bila hubungan-hubungan yang mendetil diperlukan.
Secara teoritis setiap
sistem pengendalian bisa dicirikan oleh persamaan-persamaan matematis. Jawab
dari persamaan-persamaan itu menyatakan tingkahlaku sistemnya, Seringkali
jawabannya sulit meskipun mungkin untuk didapatkan, untuk itu harus dilakukan
permisalan-permisalan penyederhanaan tertentu dalam uraian matematisnya.
Sejumlah besar sistem pengendalian, pendekatan dan penyederhanaan menuju ke
sistem-sistem yang bisa diuraikan oleh persamaan diferensial biasa linier.
Cara-cara untuk menjawab persamaan-persamaan telah cukup tercatat dalam
kepustakaan matematika dan teknik, sehingga bagian utama dari buku ini dibatasi
pada sistem-sistem pengendalian yang dapat duraikan dengan menggunakan
persamaan diferensial biasa linier.
