Pengertian Kendali Adaptif

Sistem kendali adaptif merupakan sistem kendali yang mempunyai parameter-parameter kendali yang dapat beradaptasi. Parameter-parameter kendali tersebut beradaptasi terhadap perubahan kondisi lingkungan disekitarnya, seperti adanya gangguan, serta perubahan karakter internal dari sistem yang dikendalikan. Penggunaan sistem kendali adaptif menunjukkan peningkatan kinerja sistem karena suatu sistem umumnya berada dalam situasi yang mengandung derau dan gangguan serta kondisi internal dan eksternalnya mengandung ketidakpastian. Sistem kendali adaptif telah banyak diaplikasikan

dalam berbagai bidang industri pengolahan bahan kimia, sistem penerbangan, serta sistem otomotif. Dalam bidang pengolahan hasil bumi, pengolahan bahan dasar minyak CPO (crude-palm oil). Sistem Kendali Adaptif banyak digunakan dalam industri pengolahan bubur kertas dan kertas (pulp and paper).

Sistem kendali adaptif adalah sistem kendali yang dapat beradaptasi terhadap perubahan lingkungan eksternal maupun internalnya untuk dapat mempertahankan kinerja dan stabilitas sistem. Sistem kendali adaptif secara garis besar terdiri atas berbagai tipe, di antaranya kendali adaptif model acuan (model reference adaptive control), kendali adaptif swa-tala (self-tuning adaptive control), penjadwalan gain adaptif (adaptive gain scheduling), dan kendali adaptif fungsi dualitas (dual-adaptif control).

Pada dasarnya kendali adaptif adalah kendali tak linier, sehingga banyak digunakan untuk mengendalikan sistem-sistem tak linier.  Dalam aplikasi industri ada tiga buah model struktur kendali adaptif yang paling banyak digunakan, yaitu:

-          Kendali Penjadwalan Gain Adaptasi (Adaptif Gain Scheduling Control).

-          Kendali Adaptif Model Acuan (Model Reference Adaptif Control).

-          Kendali Adaptif Swa-Tala (Self-Tuning Adaptif Control).

Kendali penjadwalan gain adaptasi (PGA) merupakan kendali yang paling banyak digunakan dalam industri pengolahan dan manufaktur. Kendali ini bekerja dengan mengadaptasi gain kendali sesuai dengan perubahan kondisi operasi suatu proses di industri. Kendali ini juga telah digunakan pada kendali penerbangan dimana gain kendali berubah sesuai perubahan kondisi terbang.

Gambar kendali penjadwalan gain adaptasi 

Kendali adaptif model acuan (AMA) digunakan dalam sistem kendali untuk memaksakan agar proses kendalian berperilaku seperti model acuan (model reference). Pada kasus ini proses kendalian umumnya mempunyai karakteristik yang buruk seperti tanggapan yang lambat dan kestabilan yang kurang mantap. Selain itu karakteristik proses kendalian sering berubah-ubah bahkan terkadang menuju kondisis operasi yang tidak stabil. Oleh karena itu kendali AMA dirancang agar proses kendalian mengikuti perilaku model acuan yang mempunyai tanggapan yang lebih cepat dan kestabilan yang lebih mantap.  

Gambar kendali adaptif model acuan. 

Sistem kendali adaptif model acuan yang dirancang dari pendekatan linier dari sistem tak linier mampu untuk mengendalikan model tak linier seperti ditunjukkan pada dua kasus: sistem pendulum terbalik dan sistem pengatur suhu ruang (yang mengandung model karakteristik rele histeresis).

Pemilihan model acuan yang tepat adalah penting untuk menjamin bahwa sistem kendali adaptif mampu memperbaiki kestabilan dan kinerja sistem tak linier.

Diagram kotak kendali adaptif model acuan dengan kendalian tak linier  

Sistem kendali adaptif adalah sistem kendali yang dapat beradaptasi terhadap perubahan lingkungan eksternal maupun internalnya untuk dapat mempertahankan kinerja dan stabilitas sistem. Sistem kendali adaptif secara garis besar terdiri atas berbagai tipe, di antaranya kendali adaptif model acuan (model reference adaptive control), kendali adaptif swa-tala (self-tuning adaptive control), penjadwalan gain adaptif (adaptive gain scheduling), dan kendali adaptif fungsi dualitas (dual-adaptif control) . Untuk alasan tertentu, tipe kendali adaptif yang dipilih pada penelitian ini adalah sistem kendali adaptif model acuan (SKAMA).

Kendali adaptif model acuan adalah sistem kendali yang memiliki pengendali dengan parameter yang dapat beradaptasi sesuai mekanisme adaptasi yang telah ditetapkan. Mekanisme ini berjalan seiring dengan adanya upaya untuk memaksakan sebuah kendalian yang berkinerja lebih buruk (atau bahkan tidak stabil) agar mengikuti perilaku sebuah model acuan yang memiliki kinerja yang labih baik (dan tentu saja stabil).

Urutan perancangan aturan kendali adaptif adalah pertama dengan menurunkan model tak linier kendalian ke dalam bentuk linier. Selanjutnya gunakan mekanisme penurunan aturan kendali adaptif model acuan dari model linier dalam bentuk persamaan ruang keadaan. Aturan kendali tersebut diuji melalui simulasi kembali terhadap model tak linier.

Kendali adaptif swa-tala (AST) merupakan sistem kendali yang mempunyai parameter-parameter yang dapat ditala (dituning) sesuai dengan perubahan kondisi eksternal dan internal proses kendalian. Sistem kendali AST mengestimasi parameter-parameter proses kendalian secara on-line. Dari data hasil estimasi tersebut, parameter kontroler ditala sedemikian hingga karakteristik proses kendalian menjadi lebih baik. Bila parameter proses berubah akibat perubahan lingkungan operasi plant, maka estimasi parameter juga berubah secara on-line, sehingga parameter kontroler ditala kembali sedemikian hingga karakteristik yang diharapkan dapat dipertahankan.

Secara garis besar ada dua pilihan dalam mengimplementasikan sistem kendali adaptif, yaitu dengan pengolahan sinyal analog dan sinyal digital. Gambar dibawah menunjukkan bagan opsi implementasi sistem kendali adaptif. 

Gambar opsi dalam implementasi sistem kendali elektronik.

Beberapa produk elektronik khusus untuk kendali adaptif yang telah dipasarkan antara lain:

§  SattControl ECA40 dan Fisher Control DPR900

§  EXACT: kontroller adaptif yang dikembangkan oleh Foxboro.

§  Kontroller Temperatur Eurotherm, dikembangkan oleh Eurotherm, UK.

§  Kontroller Adaptif ABB tipe STAR1, STAR2 dan STAR3, dikembangkan oleh Asea Brown Boveri.

§  MicroController Firstloop, dikembangkan oleh First Control Systems AB.

  Kesuksesan Aplikasi Kendali Adaptif dalam Bidang Industri

Beberapa contoh aplikasi kendali adaptif yang telah sukses diterapkan dalam industri, antara lain:

APLIKASI INDUSTRI PENGOLAHAN PRODUK PERTANIAN:

¨      Industri Kertas dan Bubur Kertas (pulp and paper) Kontrol pengering kertas (pulp dryer), kontrol pembuatan bubuk kertas (pulp digester), kontrol ketebalan kertas (rolling mill).

¨      Industri Pengolahan CPO (crude-palm oil), yaitu bahan dasar minyak dari kelapa sawit.

APLIKASI INDUSTRI PENGOLAHAN DAN REAKSI BAHAN KIMIA

¨      Kontrol reaksi kimia dalam tabung reaktor

¨      Kontrol temperatur dalam kolom distilasi

¨      Industri Semen: pencampuran material mentah semen (cement raw material mixing).

APLIKASI PADA KENDALI PENERBANGAN (Flight Control)

¨      Kendali lateral dan longitudinal pesawat terbang komersil

¨      Kendali lateral dan longitudinal serta dinamika serang pesawat militer.

APLIKASI BIDANG OTOMOTIF

¨      Kontrol rasio pencampuran antara bahan bakar-udara (air-fuel ratio),

¨      Kontrol jelajah kendaraan (cruise control) untuk meningkatkan daya jelajah.

(Keduanya telah dikembangkan oleh Ford Motor Company sejak pertengahan 1980-an)

APLIKASI BIDANG KEDOKTERAN

¨      Sistem kendali Ultrafiltrasi, yang banyak membantu pasien yang mengalami kerusakan ginjal. Dalam dialysis, darah dibersihkan dan kelebihan air dalam darah diatur, serta electrolytes dalam darah dinormalisasi.

(Telah dikembangkan metode monitoring kendali aliran fluida darah oleh Gambro AB di Lund, Swedia).

Sejauh ini studi literatur telah direalisasikan dengan merancang model aturan kendali adaptif yang menjamin ketegaran stabilitas (stability robustness) dan ketegaran kinerja (performance robustness) dari Sistem Kendali daptif Model Acuan (Model Reference Adaptif Control) yang sangat banyak digunakan dalam aplikasi industri.

  

sumber :(Bahan Ajar Kuliah)