Referensi :
1. Bolton W, Mechatronics Electronic Control Systems
In Mechanbical Enginering
2. Donal G Schultz
and James L Melsa, State Function and Linear Control System, Mc Graw- Hill.
3. Distefano J.J.dkk, 1984, Sistem Pemgendalian
dan Umpan Balik, Seri buku Schaum, Erlangga, Jakarta
4. Friedland Bernard, 1987, Control System
Design, McGraw-Hill Book Company
5. Gene. H,
Hosteter., dkk, 1982, Design of Feedbaces control systems, Holt Saunders
International
6. Jamshidi M, Malek Z, 1986, Linear Control
System A Computer-aided Approach, Pergamon Press.
7. Nagrath I.J, M Gopal, Control Systems engineering Second Edition,
John Wiley & Sons
8. Nagrath I.J, M Gopal, Systems Modelling and Analysis, Tata
McGraw-Hill Publishing Company Limited, New
Delhi
9. Raven, Francis H, 1995, Automatic Control
Engineering Fifth Edition, McGraw- Hill
Intrernationan Editins
10.
Richard
C. Dorf, 1983, Sistem Pengaturan,Erlangga, Jakarta
11.
Doyle, J . C ., Francis, B . A.
und Tannenbaum, A. R. : Feedback control theory, Macmillan publishing company,
1992.
12.
Follinger, O. Regelungstechnik,
Huthig, 1991.
13.
Kuhlenkamp, A Regelkreis und
Regelstrecke, Deutsche Verlags Anstalt, 1965.
14.
Leonhard, W
Einfuhrung in die regelungstechnik, Vieweg, 1987.
15.
Leonhard, W. Regelung in der
elektrischen Energieversorgung, Teubner Studienbucher, 1980.
16.
Maciejowski, J. M.:
Multivariable feedback design, Addison wesley Publishing Company,1989.
17.
Nagrath, I J and Gopal, M:
Control Systems Engineering, Second edition, Wiley Eastern Limited, 1982.
18.
Pestel, Eduard and Kollmann,
Eckhard: Grundlagen der Regelungstechnik, Friedr. Vieweg & Sohn, 1961.
19.
Reuter, Manfred:
Regelungstechnik fur Ingenieure, Friedr. Vieweg & Sohn, 1981.
20.
Shahian, B. and Hassul, M.:
control system using Matlab, Prentice Hall, 1993.
Pendahuluan
Kontrol automatic telah
memegang peranan yang sangat penting, dalam perkembangan ilmu dan teknologi
seperti perkembangan pada pengaturan pesawat ruang angkasa; peluru kendali;
system pengendali pesawat.
Begitu pula
system pengaturan telah menjadi bagian yang penting dan terpadu dalam
proses-proses pada industri modern missal:
1.
Sebagai pengontrol tekanan
2.
Sebagai pengontrol temperature
3.
Sebgai pengontrol kelembaban
4.
Sistem aliran dalam proses
industri
Kegiatan pengontrolan dan monitoring
yang biasa dilakukan manusia bisa digantikan perannya dengan menerapkan prinsip
otomasi. Kegiatan kontrol yang dilakukan secara berulang-ulang, kekurang-presisi-an
manusia dalam membaca data, serta resiko yang mungkin timbul dari sistem yang
dikontrol semakin menguatkan kedudukan alat/mesin untuk melakukan pengontrolan
secara otomatis.
Piranti-piranti pengontrol otomatis
ini sangat berguna bagi manusia. Apalagi jika ditambah dengan suatu kecerdasan
melalui program yang ditanamkan dalam sistem tersebut akan semakin meringankan
tugas-tugas manusia. Akan tetapi secerdas apapun sebuah mesin tentu masih
membutuhkan peranan manusia untuk mengatur dan mengontrol piranti-piranti ini.
Otomasi kontrol bukan untuk menggantikan sepenuhnya peranan manusia, tetapi
mengurangi peranan dan meringankan tugas-tugas manusia dalam pengontrolan suatu
proses.
Dengan adanya
perkembangan teknologi, maka mata kuliah Analisis Sistem Teknik Kendali (control automatic) memberikan kemudahan dalam :
- Mendapatkan performansi dari sistem Dinamik,
- Dapat mempertinggi kualitas produksi
- Menurunkan biaya produksi,
- Mempertinggi laju produksi,
- Dan meniadakan pekerjaan- pekerjaan rutin yang membosankan, yang harus dilakukan oleh manusia.
Sejarah Perkembangan Teknik Kendali :
Perkembangan
teknik kendali begitu sangat pesat dimulai dari :
1.
Karya pertama dimulai abad 18,
control automatic, governor sentrifugal, sebagai pengatur kecepatan mesin
uap oleh James Watt
2.
Pada tahun 1922, control
automatic pengemudi kapal laut oleh Minosky
3.
Pada tahun 1932, Kestablilan
system loop tertutupdan terbuka terhadap masukkan tunak( steady state ) sinusoidal
4.
Pada tahun 1934, Diperkenalkan
istilah servomekanis untuk system control posisi, dalam hal ini membicarakan
desain servo mekanis relay dengan masukkan yang berubah-ubah.
5.
Selama dasawarsa 40 tahun
hingga 50 tahun kemudian, metoda dalam system desain system control linear
berumpan balik benar-benar telah berkembang.
6.
Pada tahun 1960 an, kemudian
dikembangkan kedalam bentuk multimasukkan /keluaran karena kompleknya “Plant” modern
dan persyaratan yang keras pada tingkat ketelitian.
Didalam perkuliahan Analisis Sistem Teknik mencakup anatar alain :
- Pengertian dan Pengaturan
- Analisis dan perancangan, system khususnya system listrik.
Adapun pengturan
( Control Engineering ) berkepentingan
untuk mengerti dan mengatur serta mengendalikan bagian-bagian lingkungan yang
disebut “ SISTEM” yang mana system tersebut mempunyai tujuan untuk menghasilkan
“Produk” yang menghsilkan mempunyai “nilai ekonomis” bagi si pemakai/pengguna.
Teknik pengaturan system
dilaksanakan berdasarkan dari dasar-dasar teknik “umpan balik”(feedback) dan
analisis system secara linear.
Maka dengan
mencakup konsep-konsep teori jaringan (Network
theori) akan mendapatkan suatu analisis system pengaturan dan pengendalian
pada hasil keluaran (output) yang dikehendaki.
Dengan demikian
didalam permasalahan “Analisis Sistem
Teknik” akan dibahas masalah:
- System dan model system, juga perumusan matematis system yang ditinjau dan serta cara penyelesaiannya.
- Untuk teknik umpan balik (feedback ) adalah merupakan salah satu proses paling dasar dan hamper terdapat di semua system dinamik antara lain :
-
Hal-hal yang berkaitan dengan
diri manusia
-
Hubungan antara manusia dengan
mesin-mesin
-
Peralatan-peralatan yang saling
menunjang.
Sehingga akibat teori system pengendalian umpan-balik
akan terus berkembang sebagai suatu disiplin ilmu tertentu, dan akan berguna
untuk menganalisa dan merancang system pengendalian secara praktis piranti teknologi
lainnya.
Agar supaya dapat memahammmi dalam hal tersebut diatas maka
diperlukan pengertian pengetahuan dasar-dasar ilmu antara lain:
- Dasar-dasar ilmu fisika
- Dasar-dasar kalkulus
- Dasar-dasar matematika
- Komponen-komponen listrik dan mekanis serta wataknya.
Sehingga alat
matematis yang diperlukan meliputi berbagai tofik yang antara lain:
- Penyelesaian permaslahan dengan persamaan deferensial dan integral
- Transformasi Laplace dan variable-variable kompleks.
# Sistem
pengendalian digolongkan menjadi 2 yaitu :
- Sistem Pengendalian “Untai Terbuka” (Open loop system ), adalah sustu system yang tindakan pengendaliannya bebas dari keluarannya.
Keunggulannya:
-
Konstruksinya sederhana
-
Lebih murah dari system
tertutup
-
Tidak ada masalah dengan
ketidak stabilan
-
Ketelitian kerjanya ditentukan
oleh kaliberasi
Kelemahannya:
-
Gangguan dan perubahan
kalinberasi, akan menimbulkan kesalahan, sehingga keluaran tidak seperti yang
dikehendaki.
-
Untuk menjaga kualitas yang
diperlukan pada keluaran diperlukan kaliberasi ulang pada setiap waktu
tertentu.
- Sistem Pengendalian “Untai Tertutup”(Closed Loop System ), adalah suatu system yang tindakan pengendalianya tergantung pada keluarannya.
Ciri-cirinya antara lain:
-
Mampu untukmeningkatkan
ketelitian, sehingga dapat terus menghasilkan kembali inputnya.
-
Dapat mengurangi kepekaan
perbandingan keluarran terhadap masukkan untuk perubahan cirri-ciri system.
-
Mengurangi akibat ketiklinearan
dan distorsi.
Sehingga system adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja
bersama-sama dan dapat menjalannkan tugas-tugas tertentu antara lain:
-
Sistem Elektris
-
Sistem Mekanis
-
Sistem Thermis
-
Sistem Biologis
-
Sistem Kehidupan sehari-hari
manusia
-
Dll.
Dengan demikian system pengendalian atau (feetback control system): yaitu suatu system dimana harga sesaat
dari output, selalu dinilai dan dibandingkan dengan input, dengan demikian akan
menghasilkan output yang dikehendaki.
Akibat, Dengan demikian
input dikurangi “Output” akan menghasilakn sinyal penggerak akan mengakibatkan
“Error Signal” yang mengatur system, sehingga menghasilkan Output yang
diinginkan.
Input ( Masukkan ) : Umpan/Feed yang diterapkan ke suatu
system pengendalian dari
sumber energi, biasanya agar
menghasilkan tanggapan
tertentu dari system yang
dikendalikan.
Output
(keluaran) : Tanggapan
sebenarnya yang diperoleh daari sebuah system
pengendalian.
Plant
( Proses ) : Seperangkat peralatan yang terdiri dari atau sebagian mesin
yang
bekerja secara bersama-sama dan digunakan untuk
suatu “
Proses”
Proses : Merupakan suatu
bagian operasi atau perkembangan
alamiah,
yang berlangsung secara kontinyu ( Continue ),
yang
ditandai oleh suatu deretan perubahan kecil yang
berurutan, dengan cara yang
relative tetap, untuk
mendapatkan
suatu ahkiran yang dikehendaki.
Gangguan
: gangguan bila ada,
memungkinkan suatu sinyal yang
cendearung mempunyai pengaruh yang
merugiakan pada
harga keluaran system.
Persolan-persoalan
dalam system pengendalian
Persolan pokok dalam analisis sitem dalam
sintesa sebuah system pengendalian anatara lain :
1.
Waktu gejala peralihan (
Transient period ) : yaitu setiap system
pengendalian/pengaturan diharapkan mempunyaim transient time (waktu untuk
gejala peralihan ) sekecil mungkin, artinya dapat proses sesingkat-singkatnya,
sehingga harga keluarannya sesuai dengan yuang diinginkan. Tetapim dengan
transient time yangkecil, keluaran dakan mempunyai simpangan dan atau osilasi
yang besar dalam menuju harga yana lebih besar ( semakin meningkat ).
2.
Waktu steady state ( setelah
wahtu gejala peralihan dianggap selesai ), disini ada 2 hal yang sangat penting
yaitu:
a.
Adanya kesalahan (steady state
error ) ialah output yag sebenarnya tidak sama dengan output yang diinginkan.
b. Besarnya kesalahan steady state error dari kedua system tersebut
sangat dipengaruhi oleh “ type system” dan macam “input”
3. Kestabilan : Yaitu suatu system menentukan apakah system itu
mempunyai besaran-besaran (terutama outputnya ) dengan harga yang sangat besar
atau diluar batas-batas penilaian kita.
Contoh : Open Loop System
Yaitu : akibat pengaruh output kepada input melalui operator (
Manusia )
Closed loop control System: Yaitu pengaruh
output ke input disebut “ feedback “ yang berarti suatu komponen keadaan tiap
saat dari output (akibat) diberitaukan ke input ( penyebab ). Jadi “ Input dan
output berasama-sama mengatur kerja system sampai output mencapai harga yang
diinginkan.
B ( bimetal ) : yang
terdiri dari dua buah keeping logam yang mempunyai koefisient expansitermal (ά
) yang berlainan dan dilekatkan menjadi satu. Dengan adanya perbedaan
expansitermal tersebut, bila bimetal dipanaskan atau didinginkan akan
mengalammi perubahan bentuk, atau berubah bentuk sehingga terjadi perubahan
pada jari-jari tertentu.
Elemen-elemen Listrik
1.
Elemen Listrik Pasif : Adalah elemen
listrik yang mempunyai sifat menerima/membutuhkan tegangan listrik.
·
Resistor
·
Capasitor
·
Induktor
2.
Elemen Listrik Aktif : Adalah
elemen listrik yang mempunyai sifat membangkitkan atau memberikan tenaga listrik.
·
Sumber Arus
·
Sumber tegangan
Komponen-komponen Listrik
Resistor : Adalah suatu hambatan dari suatu benda
sebagai penghantar atau Isolator.
Besarnya hambatan (Resistansi ) dari bahan dapat
dirumuskan sebagai berikut :
Besarnya tahanan suatu bahan /material tergantung
pada :
dimana : R =
Besarnya Hambatan ( Ω )
ρ = Hambatan Jenis (Ωm )
L = Panjang bahan ( m )
A = Luas penampang ( mm2 )
Hambatan yang sengaja dibuat untuk tujuan
tertentu misalnya, akan dipakai untuk membatasi arus yang akan mengalir
sehingga memberikan tegangan tertentu :
Maka dapat dikatakan sebagai penghantar (
Konduktor ): karena mempunyai nilai tahanan yang rendah. Seperti
-
Logam
-
Logam Campuran
-
Larutan asam
-
Dll
Disebut sebagai Isolator karena mempunyai
hambatan isolasi yang tinggi
Misal : Mika, gelas, Karet, PVC
Sedangkan Hubungan Tahnan ( R ) dengan
temperature ( T ) adalah :
Sudut
Linear selalu sama pada
Umumnya,
bila temperature naik Nilai tahnan
( R ) juga ikut
naik.Apabila
kenaikkannya
linear, maka hubungan antara
R
dan T
dimana :
R0 = Tahanan pada 00C Rt = Tahanan pada t0C
T =
Temperature ά =
Koefisien suhu tahanan
Sangat berbobot 3sks emba sonia
BalasHapus