Klasifikasi Sistem Kontrol

 Sistem  Loop Terbuka dan Loop Tertutup

Sistem loop terbuka menggunakan peralatan penggerak untuk mengontrol proses secara langsung tanpa umpan balik. Pada sistem ini harga keluaran  sistem tidak dapat dibandingkan terhadap harga masukannya. Dengan kata lain keluaran tidak memberikan efek terhadap besaran masukan atau variabel yang dikontrol tidak dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan. Umumnya  masukan sistem dipilih berdasarkan pengalaman.

Sistem loop terbuka mempunyai ciri-ciri, diantaranya sederhana, harganya murah,

 dapat dipercaya, dapat kurang akurat karena tidak terdapat koreksi terhadap kesalahan, dan berbasis waktu.

Salah satu contoh sistem loop terbuka adalah sistem pengaturan temperatur ruangan. Untuk mendapatkan temperatur yang diinginkan, operator menggunakan pengalamannya untuk mengeset daya yang dibutuhkan sistem agar keluaran sistem yang berupa temperatur ruangan sesuai dengan temperatur ruangan yang diinginkan. Hal tersebut dapat digambarkan dalam bentuk diagram balok seperti yang terlihat dalam Gambar dibawah :

                 Gambar 1.1 : Diagram Balok Sistem Loop Terbuka Sistem Pengaturan Temperatur Ruangan

Contoh sistem loop terbuka yang lain adalah sistem pengaturan permukaan cairan dalam tangki (lihat Gambar 1.2). Pada sistem tersebut diinginkan tinggi permukaan cairan, h, tetap walaupun fluida pada katub K₁ berubah-ubah. Hal tersebut dapat dicapai dengan pengaturan secara manual pada katub K₂ pada waktu tertentu sesuai pengalaman operator.    

Gambar 1.2 Sistem Pengaturan Permukaan Cairan dalam Tangki.

Sistem tersebut dapat digambarkan dengan diagram balok sebagai seperti terlihat dalam Gambar 1.3

Gambar 1.3 Diagram Balok Sistem Loop Terbuka Sistem Pengaturan Permukaan Cairan dalam Tangki.  

Sistem pengaturan peluncur rudal juga merupakan contoh sistem loop terbuka (lihat Gambar 1.4). Pada sistem ini yang diinginkan adalah pengaturan sudut peluncur rudal sesuai dengan jarak atau tujuan yang diinginkan. Dalam hal ini komando berupa sinyal dari potensiometer yang merupakan sinyal untuk menggerakkan peluncur rudal. Sinyal kontrol diperkuat sehingga  dapat menggerakkan motor yang terhubung dengan peluncur rudal

                      Gambar 1.4 Sistem Pengaturan Posisi Sudut Peluncur Rudal.

Sedangkan diagram balok sistem pengaturan posisi sudut peluncur rudal tersebut dapat dilihat dalam Gambar 1.5

Gambar 1.5 Diagram Balok Sistem Pengaturan Posisi Sudut Peluncur Rudal.

Agar posisi sudut tersebut akurat, maka pada sistem loop terbuka tersebut harus memenuhi syarat-syarat diantaranya adalah sebagai berikut:

a.       Peluncur rudal harus dikalibrasi secara tepat dengan referensi posisi sudut potensiometer.

b.      Karakteristik potensimeter, penguat, motor harus konstan.

Sistem loop tertutup menggunakan pengukuran keluaran dan mengumpanbalikkan sinyal tersebut untuk dibandingkan dengan keluaran yang diinginkan (input atau referensi). Atau dengan kata lain keluaran dapat memberikan efek terhadap besaran masukan atau besaran yang dikontrol  dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan. Sinyal diumpanbalikkan terhadap kontroler yang akan membuat pengubahan terhadap sistem agar keluaran sistem seperti yang diinginkan

Perbandingan sistem loop tertutup terhadap loop terbuka adalah sebagai berikut:

·   Lebih kompleks

·   Harga yang lebih mahal

·   Lebih dapat dipercaya

·   Biasanya lebih akurat

Suatu proses dalam sistem loop tertutup secara fungsional dapat dinyatakan dalam diagram balok, seperti terlihat dalam Gambar 1.6

Gambar 1.6  Diagram Balok Sistem Loop Tertutup

Secara umum, komponen sebuah sistem kontrol loop tertutup terdiri dari :

1. Reference Input (masukan acuan, r), merupakan sinyal acuan bagi sistem kontrol.
2. Actuating Signal (e), merupakan sinyal kesalahan/error. yang merupakan selisih antara sinyal acuan (r) dan sinyal b.
3. Control Element, (g1) merupakan elemen yang berfungsi untuk memproses kesalahan/error yang terjadi dan setelah kesalahan tersebut dimasukkan melalui elemen pengontrol.
4. Manipulated Variable (variabel yang dimanipulasi), merupakan sinyal yang dihasilkan oleh control element yang berfungsi sebagai sinyal pengontrol tanpa adanya gangguan.
5. Plant/proses, merupakan obyek fisik yang dikontrol, dapat berupa proses mekanis, elektris, hidraulis maupun gabungannya.
6. Disturbance, merupakan sinyal gangguan yang tidak diinginkan.
7. Feedback Element (jalur umpan balik), merupakan bagian sistem yang mengukur keluaran yang dikontrol dan kemudian mengubahnya menjadi sinyal umpan balik.
8. Forward Path, merupakan bagian sistem tanpa umpan balik.

Dalam kehidupan sehari-hari dapat dijumpai berbagai jenis sistem kontrol, diantaranya sistem mekanis, elektris, thermis ataupun gabungannya. Pada dasarnya sistem tersebut dapat digambarkan dalam bentuk diagram balok.  Diagram balok sistem kontrol loop tertutupnya dapat dilihat dalam Gambar 1.7  berikut: 

Gambar 1.7  Diagram Balok Sistem Kontrol menggunakan Feedback / Umpan Balik.

      Komponen sistem kontrol loop tertutup tersebut terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut:

1. Input (masukan) merupakan rangsangan yang diberikan pada sistem kontrol, merupakan harga yang diinginkan bagi variabel yang dikontrol selama pengontrolan. Harga ini tidak tergantung pada keluaran sistem.
2. Output (keluaran, respons) merupakan tanggapan pada sistem kontrol, merupakan harga yang akan dipertahankan bagi variabel yang dikontrol, dan merupakan harga yang ditunjukkan oleh alat pencatat.
3. Beban/plant merupakan sistem fisis yang akan dikontrol (misalnya mekanis, elektris, hidraulik ataupun pneumatik).
4. Alat kontrol/kontroller merupakan peralatan/rangkaian untuk mengontrol beban (sistem). Alat ini bisa digabung dengan penguat.
5. Elemen umpan balik menunjukkan atau mengembalikan hasil pencatatan ke detektor sehingga bisa dibandingkan terhadap harga yang diinginkan (di stel)
6. Error detector (alat deteksi kesalahan) merupakan alat pendeteksi kesalahan yang menunjukkan selisih antara input (masukan) dan respons melalui umpan balik (feedback path).
7. Gangguan merupakan sinyal-sinyal tambahan yang tidak diinginkan. Gangguan ini cenderung mengakibatkan harga keluaran berbeda dengan harga masukannya. Gangguan ini biasanya disebabkan oleh perubahan beban sistem, misalnya adanya perubahan kondisi lingkungan, getaran ataupun yang lain.

Sebagai contoh sistem loop tertutup adalah sistem pengaturan temperatur ruangan otomatis. Diagram balok sistem tersebut dapat dilihat dalam Gambar 1.8.

                          Gambar 1.8 Diagram Balok Sistem Pengaturan Temperatur Ruangan Otomatis.

Sistem pengaturan permukaan cairan dalam tangki secara otomatis juga merupakan sistem loop tertutup seperti terlihat dalam Gambar 1.9 Dalam sistem tersebut diinginkan tinggi permukaan cairan dalam tangki, h, tetap walaupun  aliran fluida pada katub K₁ berubah-ubah. Jika permukaan tangki tidak sesuai dengan yang diinginkan, akan terbentuk tegangan error e. Tegangan e diperkuat sehingga dapat memberikan input pada penggerak/ motor untuk membuka/ menutup katub K₂.

Gambar 1.9 Sistem Pengaturan Tinggi Permukaan Cairan dalam Tangki Secara Otomatis.

sedangkan diagram balok sistem pengaturan tinggi permukaan cairan dalam tangki secara otomatis dapat dilihat dalam Gambar 1.10.

 Gambar 1.10 Diagram Balok Sistem Pengaturan Tinggi Permukaan Cairan dalam Tangki Secara Otomatis.

Contoh sistem loop tertutup yang lain adalah sistem pengaturan posisi sudut peluncur rudal secara otomatis seperti terlihat dalam Gambar 1.11

Gambar 1.11 Sistem Pengaturan Posisi Sudut Peluncur Rudal Secara Otomatis.

sumber : (diktat konsep sistem kontrol : Ir. Erni Yudaningtyas,MT,)