Yang dimaksud dengan close loop control system adalah

Dalam kehidupan sehari-hari, sadar atau tanpa kita sadari kita terus bertemu dengan suatu perangkat atau peralatan yang kerjanya terkendali secara otomatis baik terkendali sebagian maupun seluruhnya, seperti saat mengendarai mobil, saat menggunakan mesin cuci, menggunakan handphone, dan banyak lagi yang lainnya, singkatnya sistem yang digunakan untuk membuat suatu perangkat menjadi terkendali sesuai dengan keinginan manusia ini biasanya disebut sebagai sistem kendali[control system]. Sistem kendali tidak hanya sistem kendali buatan manusia, tetapi juga banyak sekali sistem kendali yang terjadi secara natural mulai dari elemen terkecil tubuh manusia hingga kompleksitas alam semesta.

Seberapa penting manusia memerlukan sistem kendali?, tanpa sistem kendali, apakah mungkin ditemukan mobil dan pesawat terbang, penerbangan ke luar angkasa? Satelit komunikasi? Smartphone? Dan masih banyak hal yang masih bisa dipertanyakan. Sehingga dapat dimengerti seberapa penting dan seberapa signifikan kehadiran bidang ilmu sistem kendali dalam perkembangan kehidupan manusia.

Control system: What they are? Apa sintem kendali itu? definisi 1. Sistem adalah suatu susunan, set, atau sekumpulan sesuatu yang terhubung atau terkait sedemikian rupa sehingga membentuk sesuatu secara keseluruhan, definisi 2. Sistem adalah susunan komponen fisik yang terhubung atau terkait sedemikian rupa sehingga membentuk atau bertindak sebagai seluruh unit dalam satu kesatuan. Sedangkan kata kontrol atau kendali biasanya diartikan mengatur, mengarahkan, atau perintah. Dari kedua kedua makna kata sistem dan kontrol/kendali, sistem kendali adalah suatu susunan komponen fisik yang terhubung atau terkait sedemikian rupa sehinga dapat memerintah, mengarahkan, atau mengatur diri sendiri atau sistem lain[[1]. Di dalam dunia engineering danscience sistem kendali cenderung dimaksudkan untuk sistem kendali dinamis.

Sistem kendali terdiri dari sub-sistem dan proses [atau plants] yang disusun untuk mendapatkan keluaran[output] dan kinerja yang diinginkan dari input yang diberikan[2]. Gambar 1 di bawah ini menununjukkan blok diagram untuk sistem kendali paling sederhana, sistem kendali membuat sistem dengan input yang diberikan menghasilkan output yang diharapkan.

Gambar 1. Deskripsi sederhana sistem kendali[2]

Sebagai contoh, misalnya penggunaan elevator[lift], pada saat tombol yang menunjukkan nomor lantai tujuan ditekan, maka elevator akan bergerak naik/turun menuju lantai tujuan tersebut. Tombol bernomor lantai tujuan yang ditekan tersebut merupakan input yang menunjukkan output yang kita inginkan. Sistem ini merupakan fungsi step yang ditunjukkan pada gambar 2, kinerjaelevator dapat dilihat dari kurva elevator response.

Gambar 2. Elevator response[2]

Dua kinerja utama terukur yang dapat dilihat adalah, pertama, respons transient, kedua, steady-state error. Pada contoh elevator ini, kenyamanan dan waktu yang dibutuhkan untuk sampai pada tujuan pengguna bergantung pada respons transient. Jika respon ini terlalu cepat, kenyamanan penumpang yang dikorbankan, jika terlalu lambat, waktu yang diperlukan juga semakin besar. Steady-state error juga merupakan indikator kinerja yang sangat penting karena keselamatan penumpang dan kenyamanan akan dikorbankan jika output tidak sesuai yang diinginkan.

1. Klasifikasi Sistem Kontrol/Kendali

Secara umum, sistem kontrol dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Sistem Kontrol Manual dan Otomatik
2. Sistem Lingkar Terbuka [Open Loop] dan Lingkar Tertutup [Closed Loop]
3. Sistem Kontrol Kontiniu dan Diskrit
4. Menurut sumber penggerak: Elektrik, Mekanik, Pneumatik, dan Hidraulik

Penjelasan singkat dari jenis-jenis sistem kontrol diatas akan dibahas berikut ini.

Sistem Kontrol Manual adalah pengontrolan yang dilakukan oleh manusia yang bertindak sebagai operator, sedangkan Sistem Kontrol Otomatik adalah pengontrolan yang dilakukan oleh peralatan yang bekerja secara otomatis dan operasinya dibawah pengawasan manusia. Sistem Kontrol Manual banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari seperti pada pengaturan suara radio, televisi, cahaya layer televisi, pengaturan aliran air melalui keran, pengendalian kecepatan kendaraan, dan lain-lain. Sedangkan Sistem Kontrol Otomatik banyak ditemui dalam proses industri [baik industri proses kimia dan proses otomotif], pengendalian pesawat, pembangkit tenaga listrik dan lain-lain.

Sistem Kontrol Lingkar Terbuka [Open Loop] adalah sistem pengontrolan di mana besaran keluaran tidak memberikan efek terhadap besaran masukan, sehingga variable yang dikontrol tidak dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan. Sedangkan Sistem Kontrol Lingkar Tertutup [Closed Loop] adalah sistem pengontrolan dimana besaran keluaran memberikan efek terhadap besaran masukan, sehingga besaran yang dikontrol dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan. Selanjutnya, perbedaan harga yang terjadi antara besaran yang dikontrol dengan harga yang diinginkan digunakan sebagai koreksi yang merupakan sasaran pengontrolan.

1. Sistem Kendali Terbuka [Open Loop] Dan Sistem Kendali Tertutup [Close Loop]
2. Sistem Kendali terbuka [Open Loop]

Seperti yang telah disebutkan diatas bahwa sistem kontrol loop terbuka adalah suatu sistem yang keluarannya tidak mempunyai pengaruh terhadap aksi kontrol. Artinya, sistem kontrol terbuka keluarannya tidak dapat digunakan sebagai umpan balik dalam masukkan.

Gambar 3. Sistem Kontrol Loop Terbuka

Dalam suatu sistem kontrol terbuka, keluaran tidak dapat dibandingkan dengan masukan acuan. Jadi, untuk setiap masukan acuan berhubungan dengan operasi tertentu, sebagai akibat ketetapan dari sistem tergantung kalibrasi. Dengan adanya gangguan, sistem control terbuka tidak dapat melaksanakan tugas yang sesuai diharapkan. Sistem kontrol terbuka dapat digunakan hanya jika hubungan antara masukan dan keluaran diketahui dan tidak terdapat gangguan internal maupun eksternal.

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

Contoh Aplikasi Sistem Loop Terbuka :

1. Pengontrol lalu lintas berbasis waktu
2. Mesin cuci
3. Oven listrik
4. Tangga berjalan
5. Rolling detector pada bandara

1. Sistem Kontrol Tertutup [Close Loop]

Sistem Kontrol loop tertutup adalah sistem kontrol yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengontrolan. Sistem kontrol loop tetrtutup juga merupakan sistem control berumpan balik. Sinyal kesalahan penggerak, yang merupakan selisih antara sinyal masukan dan sinyal umpan balik [yang dapat berupa sinyal keluaran atau suatu fungsi sinyal keluaran atau turunannya]. Diumpankan ke kontroler untuk memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran sistem mendekati harga yang diinginkan. Dengan kata lain, istilah “loop tertutup” berarti menggunakan aksi umpan balik untuk memperkecil kesalahan sistem.

Gambar 4. Sistem Loop Tertutup

Gambar diatas menunjukan hubungan masukan dan keluaran dari sistem kontrol loop tertutup. Jika dalam hal ini manusia bekerja sebagai operator, maka manusia ini akan menjaga sistem agar tetap pada keadaan yang diinginkan, ketika terjadi perubahan pada sistem maka manusia akan melakukan langkah-langkah awal pengaturan sehingga sistem kembali bekerja pada keadaan yang diinginkan.

Berikut ini adalah komponen pada sistem kendali tertutup:

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 ditunjukan oleh alat pencatat
3. Beban/Plant, merupakan sistem fisis yang akan dikontrol [misalnya mekanis, elektris, hidraulik ataupun pneumatic] .
4. Alat kontrol/controller, merupakan peralatan/ rangkaian untuk mengontrol beban [sistem]. Alat ini bisa digabung dengan penguat
5. Elemen Umpan Balik, menunjukan/mengembalikan hasil pencatan ke detector sehingga bisa dibandingkan terhadap harga yang diinginkan [di stel]
6. Error Detector [alat deteksi kesalahan], merupakan alat pendeteksi kesalahan yang menunjukan 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 masukanya, gangguan ini biasanya disebabkan oleh perubahan beban sistem, misalnya adanya perubahan kondisi lingkungan, getaran ataupun yang lain.

Contoh aplikasi sistem kendali tertutup:

1. Servomekanisme
2. Sistem pengontrol proses
3. Lemari Es
4. Pemanas Air Otomatik
5. Kendali Termostatik
6. AC

1. Contoh Aplikasi Sistem Kendali Terbuka [Open Loop] dan [Close Loop]
2. Aplikasi Sistem Kendali Terbuka [Open Loop] Pada Mesin Cuci

Penggilingan pakaian, pemberian sabun, dan pengeringan yang bekerja sebagai operasi mesin cuci tidak akan berubah [hanya sesuai dengan yang diinginkan seperti semula] walaupun tingkat kebersihan pakaian [sebagai keluaran sistem] kurang baik akibat adanya factor-faktor yang kemungkinan tidak di prediksi sebelumnya.

Gambar 5. Operasi Mesin Cuci

1. Aplikasi Sistem Kendali Tertutup [Close Loop] pada Pendingin Udara [Ac]

Masukan dari sistem AC adalah derajat suhu yang diinginkan oleh pemakai. Keluaranya berupa udara dingin yang akan mempengaruhi suhu ruangan sehingga suhu ruangan diharpakan akan sama dengan suhu yang diinginkan. Dengan memberikan umpan balik berupa derajat suhu ruangan setelah diberikan aksi udara dingin, maka akan didapatkan kesalahan [error]dari derajat suhu actual dengan derajat suhu yang diinginkan. Adanya keslahan ini membuat kontroler berusaha memperbaikinya, sehingga didapatkankesalahan yang semakin mengecil.

Gambar 6. Proses Umpan Balik Pendingin Udara

Referensi:

Agustian, Indra. 2013. Definisi Sistem Kendali. 04 juni. Diakses Februari 10, 2015. //te.unib.ac.id/lecturer/indraagustian/2013/06/definisi-sistem-kendali/.

Thalib, Muhamad Fadhlan. 2014. Sistem Kontrol Loop Terbuka dan Tertutup. 10 Juni. Diakses Februari 10, 2015. //fexel.blogspot.com/2014/06/sistem-kontrol-loop-terbuka-dan-tertutup.html.