Sebutkan kelebihan dan kekurangan sistem kontrol Open Loop

2.2 Karakteristik Pengontrolan

Karakteristik sistem pengontrolan dapat kita bagi dalam dua jenis sistem, yaitu : 1. Sistem Kontrol Loop Tertutup closed loop control system 2. Sistem Kontrol Loop Terbuka open loop control system

2.2.1 Sistem Kontrol Loop Tertutup

Sistem kontrol umpan balik sering kali disebut sebagai sistem kontrol loop tertutup. Praktisnya, istilah kontrol umpan balik dan kontrol loop tertutup dapat saling dipertukarkan penggunaannya. Pada sistem kontrol loop tertutup, sinyal kesalahan yang bekerja, yaitu antara sinyal masukan dan sinyal umpan balik yang mungkin sinyal keluarannya sendiri atau fungsi dari sinyal keluaran dan turunannya, disajikan ke kontroler sedemikian rupa untuk mengurangi kesalahan dan membawa keluaran sistem ke nilai yang dikehendaki. Istilah kontrol loop tertutup selalu berarti penggunaan aksi kontrol umpan balik untuk mengurangi kesalahan sistem. Dapat kita lihat pada gambar 2.1 dibawah ini. P R O S E S U M P A N B A LIK O utput Input + - Gambar 2.1 Diagram Blok Sistem Kontrol Rangkaian Tertutup Universitas Sumatera Utara

2.2.1 Sistem Kontrol Loop Terbuka

Suatu sistem yang keluarannya tidak mempunyai pengaruh terhadap aksi kontrol disebut sistem kontrol loop terbuka. Dengan kata lain, sistem kontrol loop terbuka keluarannya tidak dapat dipergunakan sebagai perbandingan umpan balik dengan masukan. Suatu contoh sederhana adalah mesin cuci. Perendaman, pencucian, dan pembilasan dalam mesin cuci dilakukan atas basis waktu. Mesin ini tidak mengatur sinyal keluaran yaitu tingkat kebersihan pakaian. Dalam suatu sistem kontrol loop terbuka, keluaran tidak dapat dibandingkan dengan masukan acuan. Jadi, untuk tiap masukan acuan berhubungan dengan kondisi operasi tertentu; sebagai akibat, ketetapan dari sistem tergantung pada kalibrasi. Dengan adanya gangguan, sistem kontrol loop terbuka tidak dapat melaksanakan tugas seperti yang diharapkan. Sistem kontrol loop terbuka dapat digunakan, hanya jika hubungan antara masukan dan keluaran diketahui dan tidak terdapat gangguan internal maupun eksternal. Dapat kita lihat pada gambar 2.2 dibawah ini. Proses Input Output Gambar 2.2 Diagram Blok Sistem Kontrol Rangkaian Terbuka Masing - masing dari sistem kontrol baik itu loop terbuka maupun loop tertutup mempunyai kelebihan dan kelemahan, yaitu : Universitas Sumatera Utara Kelebihan sistem kontrol loop tertutup adalah : 1. Tidak memerlukan kalibrasi ulang dari waktu ke waktu. 2. Dapat digunakan untuk komponen - komponen yang relatif kurang teliti dan murah untuk mendapatkan pengontrolan plant yang teliti. 3. Dapat digunakan pada sistem jika terdapat gangguan yang tidak dapat diramalkan pada komponen sistem. Kelemahan sistem kontrol loop tertutp adalah : 1. Kestabilan selalu merupakan persoalan utama karena cenderung terjadi akibat kesalahan koreksi berlebih yang dapat menimbulkan osilasi pada amplitude konstan maupun berubah. 2. Harga lebih mahal dari pada sistem kontrol loop terbuka. Sedangkan kelebihan sistem kontrol loop terbuka adalah : 1. Konstruksinya sederhana dan perawatannya mudah. 2. Lebih murah dari pada sistem kontrol loop tertutup. 3. Tidak ada persoalan kestabilan. Kelemahan sistem kontrol loop terbuka adalah : 1. Gangguan dan perubahan kalibrasi akan menimbulkan kesalahan, sehingga keluaran mungkin berbeda dengan yang diinginkan. 2. Untuk menjaga kualitas yang diperlukan pada keluaran diperlukan kalibrasi ulang dari waktu ke waktu. Universitas Sumatera Utara

2.3 Pengertian Alat Kontrol

SISTEM PENGENDALIAN LOOP TERTUTUP

PENGANTAR

Dalam bahasan ini akan dijelaskan tentang sistem pengendalian loop tertutup : apa yang dimaksud dengan sistem pengendalian loop tertutup, bagaimanakah perilakunya dan representasi diagram bloknya. Materi yang dibahas merupakan dasar pengetahuan teknik yang diperlukan untuk melakukan instalasi, perawatan, dan “troubleshooting” bila terjadi penyimpangan di dalam sistem.

SISTEM PENGENDALIAN LOOP TERTUTUP

Sistem pengendalian loop tertutup merupakan sistem pengendalian dimana sinyal keluaran mempunyai pengaruh langsung terhadap sinyal kontrol (aksi kontrol).

Pada sistem pengendalian loop tertutup terdapat jaringan umpanbalik (feedback) karenanya sistem pengendalian loop tertutup seringkali disebut sebagai sistem pengendalian umpanbalik. Praktisnya, istilah pengendalian loop tertutup dan sistem pengendalian umpanbalik dapat saling dipertukarkan penggunaannya.

Pada sistem pengendalian loop tertutup, sinyal keluaran dari plant atau sinyal keluaran terukur dari elemen ukur (biasanya sensor atau tranduser) diumpanbalikkan untuk dibandingkan dengan setpoin. Perbedaan antara sinyal keluaran dan setpoin yaitu sinyal kesalahan atau error, disajikan ke kontroler sedemikian rupa untuk mengurangi kesalahan dan membawa keluaran sistem ke nilai yang dikehendaki.

Jadi, pada sistem pengendalian loop tertutup keluaran sistem digunakan untuk menentukan sinyal masukan ke plant

Representasi diagram blok dari sistem pengendalian loop tertutup adalah sebagai berikut :

 

Dibandingkan dengan sistem pengendalian loop terbuka, kelebihan sistem pengendalian loop tertutup adalah :

• Dapat mengatasi ketidakpastian pengetahuan akan plant dan perubahan kelakuan atau karakteristik plant
• Nonlinearitas komponen tidak terlalu mengganggu
• Ketelitian (accuracy) terjaga

Sedangkan kekurangan sistem pengendalian loop tertutup adalah :

§  Perlengkapannya lebih komplek dan lebih mahal dibandingkan dengan pengendalian loop terbuka

§  Instalasi dan perawatannya lebih sulit

§  Kecenderungan ke arah osilasi

CONTOH SOAL

Berikut ini contoh sistem pengendalian loop tertutup :

Contoh 1. Sistem pengendalian temperatur cairan pada Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR).

Diagram blok dari Sistem pengendalian temperatur cairan pada Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR) adalah sebagai berikut :

 

Dengan mengukur temperatur cairan pada aliran keluar (Tout) dan membanding kannya dengan temperatur cairan yang dikehendaki (Tsp), maka sinyal error yaitu selisih antara Tout  dengan Tsp diumpankan ke kontroler. Kontroler akan mengha silkan sinyal kontrol berupa panas yang dihasilkan oleh heater (Q) sedemikian hingga temperatur cairan di aliran keluar sama dengan temperatur cairan yang dikehendaki.

Contoh 2. Sistem pengendalan kecepatan Governor

Prinsip kerja dari sistem pengendalian kecapatan governor adalah sebagai berikut :

·         Kecepatan governor disetel sesuai dengan kecepatan yang diinginkan dan tidak terdapat tekanan minyak yang masuk dalam sisi silinder.

·         Jika kecepatan mesin yang sebenarnya turun di bawah harga yang diinginkan, maka gaya sentrifugal dari governor kecepatan mengecil, menyebabkan katup pengontrol (katup pilot) bergerak ke bawah, mencatu bahan bakar yang lebih banyak sehingga kecepatan mesin membesar sampai dicapai harga yang diinginkan.

·         Sebaliknya, jika kecepatan mesin melebihi nilai yang diinginkan, maka gaya sentrifugal dari governor kecepatan membesar, menyebabkan katup pengontrol (katup pilot) bergerak ke atas. Hal ini akan memperkecil catu bahan bakar sehingga kecepatan mesin mengecil sampai dicapai nilai yang diinginkan.

Diagram skematik dari sistem pengendalian kecepatan governor adalah sebagai berikut :  

   

  Contoh 3. Sistem pengendalian temperatur pada oven listrik

Diagram blok dari sistem pengendalian temperatur pada oven listrik dapat dilihat pada Gambar 1.15. Prinsip kerja dari sistem pengendalian temperatur pada oven listrik :

·         Temperatur di dalam oven listrik diukur oleh sensor temperatur, yang adalah alat analog. temperatur analog dikonversi menjadi temperatur digital oleh konverter A/D.

·         Temperatur digital tersebut dimasukkan ke kontroler melalui sebuah antarmuka.

·         Temperatur digital ini dibandingkan dengan temperatur masukan yang diprogram dan jika terdapat penyimpangan (error), kontroler mengirim sinyal ke pemanas, melalui sebuah antarmuka, penguat, dan relai untuk membawa temperatur pada oven listrik  ke nilai yang dikehendaki 

RINGKASAN

1.      Pada sistem pengendalian loop tertutup terdapat jaringan umpan balik (feedback).

2.      Pada sistem pengendalian loop tertutup, keluaran sistem digunakan untuk menentukan masukan ke plant

3.      Feedback merupakan fitur esensial pada sistem pengendalian yang efektif (hal ini membantu kita mengatasi ketidakpastian pada pengetahuan akan plant dan perubahan kelakuan/karakteristik plant)

LATIHAN

Beri satu contoh sistem pengendalian loop tertutup serta jelaskan dan gambar diagram bloknya.