KONTROLER
PENGANTAR Kontroler merupakan salah satu komponen dalam sistem pengaturan yang memegang peranan sangat penting. Kontroler menghasilkan sinyal kontrol yang menjadi masukan
bagi plant sedemikian hingga plant memberikan respon sesuai dengan spesifikasi performansi yang diinginkan. Pada bagian ini akan dijelaskan secara global tentang kontroler termasuk letak kontroler dalam sistem pengaturan dan klasifikasi kontroler
berdasarkan beberapa sudut pandang tertentu.
KONTROLER
Kontroler merupakan salah satu komponen sistem pengaturan yang berfungsi mengolah sinyal umpan balik dan sinyal masukan acuan (setpoint) atau sinyal error mejadi sinyal
kontrol. Sinyal error disini adalah selisih antara sinyal umpan balik yang dapat berupa sinyal keluaran plant sebenarnya atau sinyal keluaran terukur dengan sinyal masukan acuan (setpoint).
Kebanyakan masukan kontroler adalah sinyal error dan keluaran kontroler disebut sinyal kontrol. Letak kontroler dalam sistem pengaturan khususnya sistem pengaturan loop tertutup
dapat bervariasi sesuai dengan kebutuhan desain, yaitu : 1. Kontroler terletak pada lintasan umpan maju (feedforward), seperti pada diagram
blok berikut ini : R(s)
+
Σ
Kontroler
Aktuator
Plant
C(s)
Sensor / Elemen ukur
Dalam hal ini kontroler disebut sebagai feedforward controller atau direct controller
1
2. Kontroler terletak pada lintasan umpan balik (feedback), seperti pada diagram blok berikut ini :
R(s)
+
Σ
Aktuator
Plant
C(s)
Sensor / Elemen ukur
Kontroler
Dalam hal ini kontroler disebut sebagai feedback controller 3. Kontroler diletakkan seri dengan loop tertutup, seperti pada diagram blok berikut ini :
R(s)
Σ
Kontroler
+
Aktuator
C(s)
Plant
Sensor / Elemen ukur
Dalam hal ini kontroler disebut sebagai model reference controller 4. Kontroler terletak pada lintasan umpan maju (feedforward), lintasan umpan balik (feedback) dan diletakkan seri dengan loop tertutup. Dalam hal ini kontroler disebut sebagai model following controller. Hal ini dapat kita lihat seperti pada diagram blok berikut ini :
R(s)
Kontroler1
+
Σ
Kontroler2
Aktuator
Kontroler3
Sensor / Elemen ukur
Kontroler dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa sudut pandang tertentu. Berdasarkan aksi kontrolnya, kontroler dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
2
Plant
C(s)
Kontroler proporsional (P) Kontroler integral (I) Kontroler proporsional ditambah integral (PI) Kontroler Kontroler proporsional ditambah differensial (PD) Kontroler proporsional ditambah integral ditambah differensial (PID) Kontroler on/off Kontroler on/of marupakan kontroler yang aksi kontrolnya hanya mempunyai dua nilai tertentu, yaitu : u (t ) = U 1
untuk e(t ) > 0
= U2
untuk e(t ) < 0
Diagram blok kontroler on/off adalah sebagai berikut :
+-
U1
e
u U2
Berikut ini merupakan contoh kontroler on/off : Tinjau sistem pengaturan level air pada tangki berikut.
115V
q1 Pengapung
h
Resistansi R
Kapasitansi C
3
Katup elektromagnet digunakan untuk mengontrol laju aliran masuk. Katub ini bisa dalam posisi terbuka atau tertutup. Dengan sistem kontrol dua posisi ini, laju aliran masuk dapat positip, tetap atau nol.
Berdasarkan fungsinya, kontroler dapat diklasifikasikan sebagai berikut : Linier Contoh : PID digital, optimal, state feedback
Digital
Non linier Contoh : kontroler adaptif
Algoritmatik Kontroler
Contoh : kontroler berbasis Neural Network, Knowledge Based, Fuzzy, Genetika Algoritma
Linier Analog
Contoh : PID
Non linier Berdasarkan periodanya, kontroler dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
Klasik Contoh : kompensator Kontroler Konvensional Modern
Contoh : PID
Kontroler cerdas (intelegent control) Contoh : kontroler berbasis Neural Network, Knowledge Based, Fuzzy, Genetika Algoritma
4
Berdasarkan sumber daya (energi) dan tipe komponen yang digunakan kontroler dapat diklasifikasikan menjadi : 1. Kontroler elektik Contoh : kontroler proporsional elektrik
Berikut ini adalah diagram skematik dari kontroler proporsional elektrik dengan menggunakan rangkaian inverting amplifier RO RF RO
e(t)
Ri A u(t)
2. Kontroler mekanik Contoh kontroler mekanik dapat anda lihat pada James Watt Flyball Governor
berikut.
5
3. Kontroler hidrolik Contoh : kontroler proporsional hidrolik
Berikut ini adalah diagram skematik dari kontroler proporsional hidrolik :
Minyak di bawah tekanan A
e C
x I
II
y B
4. Kontroler pnematik
Berikut ini adalah diagram skematik dari kontroler proporsional pneumatik : e pengelepak
X+x
a
Ps nosel
b Luas Pengembus = A
Y+y
Luas Pengembus = A
PC + p C Tetapan pegas ekivalen = Ks
6
RINGKASAN
1. Pada sistem pengaturan, kontroler berfungsi menghasilkan sinyal kontrol 2. Kontroler dapat diklasifikasikan berdasarkan letaknya dalam sistem pengaturan, fungsinya, periodanya, dan sumber daya (energi) serta tipe komponen yang digunakan.
LATIHAN
Tinjau sistem pengaturan level cairan pada tangki berikut :
Operator A
Output Meter C Tangki D
Fluid flow
Katup B
Bagian manakah yang berfungsi sebagai kontroler ?
7
