Definisi dan Macam Jenis Sistem Kontrol

      Dalam kehidupan sehari - hari tanpa kita sadari, kita selalu menggunakan, mengoperasikan bahkan mengontrol jalannya sebuah alat untuk melakukan sesuatu kegiatan yang mempermudah pekerjaan kita. Dalam perkembangan zaman yang cukup pesat, apalagi di era saat ini pengontrolan suatu alat semakin canggih. Pada mulanya manusia menciptakan pengontrolan terhadap sesuatu yang paling sederhana, yaitu kontrol mekanik. Dari kontrol mekanik kita bisa mengayuh sepeda, bor manual, solder dan sebagainya. Seiring kebutuhan yang semakin mendesak akhirnya manusia menciptakan kontrol otomatis atau dapat disebut sebagai otomasi ( automation ). Dalam Artikel ini kita akan mempelajari tentang dasar dari sistem kendali ( Kontrol ).

Diagram Blok Dasar Sistem Kontrol

  Dari diagram blok sistem kontrol diatas dapat kita uraikan sbb:

1. Set point merupakan input dari kontroller dan nilai pengaturan minimum suatu sistem kontrol. Dalam setiap sistem kontrol pasti terdapat Set point yang pasti berbeda - beda. Set point ini berguna untuk menentukan suatu nilai untuk menjalankan suatu sistem tersebut. Untuk menciptakan suatu sistem kontrol yang baik kita harus memahami set point yang kita inginkan. Hal itu berguna untuk mencegah hal - hal yang tak diinginkan terjadi.
2. Controller merupakan sebuah bagian dari sistem kontrol yang memproses jalannya pengontrolan dalam sistem kontrol. Pemrosesan ini ditentukan dari set point, nilai dari set point inilah yang menentukan jalannya pengontrolan pada suatu sistem.
3. Actuator merupakan output dari sistem kontrol. Atau bisa dibilang sebagai alat yang diatur oleh suatu sistem kontrol tersebut. 
4. Process merupakan perubahan fisik yang terjadi akibat dari proses sistem kontrol.
5. Controlled variable merupakan perubahan sinyal yang terjadi akibat dari pemrosesan sistem kontrol.

Sejarah & Perkembangan Sistem Kontrol

300 SM : Ditemukannya sistem jam air yang ditemukan oleh ktesibios

1681 M : Ditemukan katup keamanan oleh Denis Papin

1868 M : James Clerk Maxwell berhasil menciptakan sistem orde 3

1877 M : Para ilmuwan berhasil menciptakan kestabilan Routh-Hurwitz

1885 M : Penemuan Kontrol PID oleh N.Minorsky

1920 - 1930 M : Dilakukannya pengembangan tanggapan frekuensi oleh Bode-Nyquist

1948 M : Teknik Root - Locus ditemukan oleh Walter R. Evans

Jenis - Jenis Sistem Kontrol 

Ø  Sistem Kontrol Loop  

    Sistem Kontrol Loop merukapan jenis sistem kontrol yang keluarannya langsung berpengaruh terhadap aksi pengendalinya. Dalam sistem kontrol loop memiliki dua jenis kontrol, yaiitu kontrol loop tertutup dan kontrol loop terbuka. Kedua jenis kontrol ini merupakan dasar dari pengontrolan yang ada dan digunakan sampai saat ini

          Sistem Kontrol Loop Terbuka merupakan sistem kontrol yang sinyal keluarannya tidak berpengaruh pada aksi pengendalinya. Dalam sistem ini sinyal keluaran tidak dapat diukur maupun tidak dapat di umpan. Secara bahasa sederhananya adalah sistem kontrol loop terbuka bekerja tanpa mengetahui indikator dari sebuah sistem yang telah dibuat maupun dirancang.

            Dari diagram blok yang diatas, kita bisa melihat prinsip kerja dari kontrol loop terbuka. Untuk bagian perblok dapat disimak dibawah ini :

1. Masukkan merupakan input dari suatu sistem tersebut. Input merupakan langkah awal yang harus dilakukan terlebih dahulu untuk menjalankan suatu sistem.
2. kontroller merupakan pemroses data dari masukkan. Data tersebut akan diproses dahulu sebelum melanjutkan kedalam plant.
3. Plant merupakan suatu alat yang bekerja sebagai akibat dari proses yang ditimbulkan oleh controller.
4. Keluaran adalah hasil dari sistem kontrol yang kita inginkan.

          Dalam sistem loop terbuka ini masih terdapat banyak kekurangannya. Diakibatkan dari sistem ini yang tidak mempunyai umpan balik sebagai pengendali dari sistem itu sendiri. Sehingga sistem loop terbuka sering mengalami gangguan. Apabila sistem ini mengalami gangguan maka tidak akan bisa bekerja. 

Ciri - Ciri Sistem Kontrol Loop Terbuka :

1.   Sederhana
2.   Harganya murah
3.   Dapat dipercaya
4.   Kurang akurat karena tidak terdapat koreksi terhadap kesalahan
5.   Berbasis waktu

Kinerja Sistem Kontrol Loop Terbuka :

1. Kontrol terbuka sesuai untuk sistem operasi gerak robot dengan aktuator yang berdasarkan pada umpan logika berbasis langkah sekuensial (urutan program)
2. Tidak menggunakan sensor untuk mengetahui posisi akhir
3. Dapat diatur dengan menggunakan delay
4. Cocok untuk robot sistem mapping

        Contoh penggunaan sistem loop terbuka yang dapat sering kita jumpai dalam kehidupan sehari - hari, antara lain :

1. Mesin Cuci
2. Traffic Light
3. Ekskalator
4. Pompa Air
5. Sistem Pengaturan Temperature sederhana.

        Sistem Kontrol Loop tertutup merupakan sistem kendali yang sinyal keluarannya mempunyai aksi terhadap pengendalinya. Dengan kata lain sistem kontrol loop tertutup adalah sistem kontrol yang mempengeruhi pengendalinya dengan sinyal yang didapat dari masukkan atau input. Pada sistem kontrol loop tertutup terdapat feedbeack. Feedback merupaka umpan - balik yang berfungsi sebagai peminimalisir pada suatu kesalahan pada sistem. 

             Dari diagram blok yang diatas, kita bisa melihat prinsip kerja dari kontrol loop tertutup. Untuk bagian perblok dapat disimak dibawah ini :

1. Masukkan merupakan input dari suatu sistem tersebut. Input merupakan langkah awal yang harus dilakukan terlebih dahulu untuk menjalankan suatu sistem.
2. kontroller merupakan pemroses data dari masukkan. Data tersebut akan diproses dahulu sebelum melanjutkan kedalam plant.
3. Plant merupakan suatu alat yang bekerja sebagai akibat dari proses yang ditimbulkan oleh controller.
4. Sensor merupakan Feedback atau umpan - balik.
5. Keluaran merupakan hasil kontrol yang diinginkan.

       Feedback adalah salah satu elemen yang sangat penting dalam sistem kontrol loop tertutup. Sebab dalam sistem loop merupakan sistem kontrol yang digunakan secara berulang - ulang dan tak jarang sering dalam proses kerjanya sering terdapat kesalahan. Feedback inilah yang memperkecil kesalahan dalam sistem loop tertutup sehingga sistem menjadi stabil. Kelebihan dari sistem ini antara lain : Kesalahan dalam sistem dapat diminimalisir, ketika terjadi gangguan pada sistem kendali dapat dipulihkan secara otomatis melalui Feedback, dsb. Sistem kontrol loop ini sekarang banyak dikembangkan dan digunakan pada dunia industri karena penggunaannya yang praktis dan sangat minim gangguan. 

Contoh penggunaan sistem loop tertutup yang dapat sering kita jumpai dalam kehidupan sehari - hari, antara lain :

1. Servomekanisme
2. Sistem pengontrol proses
3. Lemari Es
4. Pemanas air otomatis
5. Air Conditioner

Ø  Sistem Kontrol Otomatis ( Automation )

Sistem kontrol otomatis merupakan sistem yang melakukan pemrosesan dari awal hingga akhir dengan sendrinya. Dalam jenis sistem ini kita hanya mengatur set point diawalnya saja. Untuk bagian lain yang mengatur semuanya dilakukan oleh sistem itu sendiri. Untuk dapat lebih memahami kita dapat melihat diagram blok dibawah ini :

Bagian - Bagian dalam diagram blok sistem kontrol otomatis :

1. Reference input merupakan respon dari masukkan sinyal.
2. Error detecting merupakan pendeteksi error.
3. Control element merupakan bagian - bagian dalam pemrosesannya.
4. Plant merupakan alat yang bekerja dalam sistem
5. Controlled output adalah hasil dari plant dan controll element.
6. Feedback path elements merupakan umpan - balik dari plant.

Proses kerja sistem kontrol otomatis :

1. Reference input adalah tempat dimana sinyal masuk dan mendapatkan respon. Respon ini merupakan jalannya awal dari sistem kontrol tersebut.
2. Setelah itu masuk kedalam Control Elements disini akan terjadi pemrosesan, dimana respon sinyal masukkan akan diproses untuk diolah menuju bagian selanjutnya. 
3. Dalam plant, alat akan bergerak sesuai dengan perintah yang telah diproses oleh Control elements. Disini jalannya kontrol akan dibagi menjadi dua, ada yang langsung menuju controlled output dimana sinyal sudah dalam keadaan baik. Sedangkan sinyal yang masih mempunyai kendala akan dikembalikan menuju error detection melalui Feedback path elements.
4. Feedback path elements akan mengembalikan sinyal kedalam control elements melalui error detecting. Dalam Error detecting sinyal yang masih memiliki kendala akan diperbaiki kembali sesuai dengan sinyal masuk referensi. Dengan begitu didapatkan sistem kontrol dengan yang baik dan stabil melaui proses tersebut.

   
Ø  Sistem Kontrol Digital

           Seiring dengan perkembangan zaman, maka berkembanglah sistem kontrol digital. Hal ini didasari dengan penyimpanan data konvensional yang membutuhkan banyak ruang dan tempat yang tersedia sangatlah minim. Oleh sebab itu, dikembangkanlah sistem kontrol berbasis digital sebagai solusi dari kebutuhan yang semua ini. Dalam sistem kontrol ini, kita dapat mengontrol suatu mesin dengan menggunakan komputer. Pengoperasian dengan komputer ini sangatlah membantu sekali dibandingkan langsung dengan mendekati mesin maupun panel kontrol. Pengontrolan suatu mesin dengan menggunakan sistem kontrol digital dapat mengurangi resiko yang tidak diinginkan.

            Untuk lebih jelasnya, kita dapat menguraikan diagram blok sistem kontrol digital melalui blok diagramnya.

1. Set point : masukkan awal
2. Controller Digital : Pemroses sistem digital
3. DAC : Digital - Analog Converter / konverter data dari digital ke analog.
4. Actuator : komponen yang digunakan untuk menampung hasil pemrosesan data
5. Process : Pengolah data 
6. Sensor : Feedback ( Umpan - Balik )
7. ADC : Analog - Digital Converter / konverter data dari analog ke digital

Proses sistem kontrol digital berdasarkan diagram blok sistem.

1. Dalam sistem kontrol ini dimulai dari set point. Dimana kita mengatur masukkanya terlebih dahulu.
2. Sesudah menentukan set point, akan diteruskan dalam Controller digital dimana komponen digital akan memproses perintah dan menentukan komponen mana yang sesuai dengan untuk memproses data.
3. DAC mengubah data digital menjadi data analog. Pengubahan data maupun sinyal ini bertujuan agar alat yang dikontrol mengerti tentang perintah yang telah diproses.
4. Actuator sebagai penghubung antara perintah awal kedalam pemroes.
5. Didalam pemroses data akan disortir, dimana data yang sesuai dengan set point awal akan melanjutkan kedalam alat maupun komponen selanjutnya. Sedangkan data yang belum sesuai dengan set point akan dikembalikan melalui sensor sebagai Feedback.
6. Feedback akan mengembalikan data yang belum sesuai dengan set point. Dalam pengembalian data menuju controller data harus melalui konverter analog - digital.
7. ADC berfungsi mengubah data analog menjadi digital. Hal ini disebabkan data yang akan diolah kembalu kedalam kontroller merupakan data yang berupa digital. Sehingga data tersebut harus diubah kembali menjadi data digital. Hal ini akan diteruskan secara berulang - ulang sehingga dapat menjadi sistem yang stabil saat digunakan.