Teknik kontrol atau teknik sistem kontrol adalah disiplin ilmu teknik yang berhubungan dengan sistem kontrol, menerapkan teori kontrol untuk merancang peralatan dan sistem dengan perilaku yang diinginkan dalam lingkungan kontrol. Disiplin ilmu kontrol tumpang tindih dan biasanya diajarkan bersama dengan teknik elektro, teknik kimia, dan teknik mesin di banyak institusi di seluruh dunia.
Praktik ini menggunakan sensor dan detektor untuk mengukur kinerja output dari proses yang sedang dikontrol; pengukuran ini digunakan untuk memberikan umpan balik korektif yang membantu mencapai kinerja yang diinginkan. Sistem yang dirancang untuk bekerja tanpa memerlukan masukan dari manusia disebut sistem kontrol otomatis (seperti cruise control untuk mengatur kecepatan mobil). Bersifat multidisiplin, kegiatan rekayasa sistem kontrol berfokus pada implementasi sistem kontrol yang sebagian besar berasal dari pemodelan matematis berbagai macam sistem.
Gambaran Umum
Teknik kontrol modern adalah bidang studi yang relatif baru yang mendapatkan perhatian signifikan selama abad ke-20 dengan kemajuan teknologi. Hal ini dapat didefinisikan secara luas atau diklasifikasikan sebagai aplikasi praktis dari teori kontrol. Teknik kontrol memainkan peran penting dalam berbagai sistem kontrol, mulai dari mesin cuci rumah tangga sederhana hingga pesawat tempur berkinerja tinggi. Teknik kontrol berusaha memahami sistem fisik, menggunakan pemodelan matematika, dalam hal input, output, dan berbagai komponen dengan perilaku yang berbeda; menggunakan alat desain sistem kontrol untuk mengembangkan pengontrol untuk sistem tersebut; dan untuk mengimplementasikan pengontrol dalam sistem fisik dengan menggunakan teknologi yang tersedia. Sebuah sistem dapat berupa sistem mekanis, elektrik, fluida, kimiawi, finansial, atau biologis, dan pemodelan matematis, analisis, serta desain pengendalinya menggunakan teori kendali dalam satu atau banyak domain waktu, frekuensi, dan kompleksitas, bergantung pada sifat masalah desain.
Teknik kontrol adalah disiplin ilmu teknik yang berfokus pada pemodelan beragam sistem dinamis (misalnya sistem mekanis) dan desain pengontrol yang akan menyebabkan sistem ini berperilaku sesuai dengan yang diinginkan. Meskipun pengontrol tersebut tidak harus berupa listrik, banyak yang menggunakan listrik dan karenanya teknik kontrol sering dipandang sebagai subbidang teknik listrik.
Rangkaian listrik, prosesor sinyal digital, dan mikrokontroler dapat digunakan untuk mengimplementasikan sistem kontrol. Teknik kontrol memiliki berbagai aplikasi mulai dari sistem penerbangan dan propulsi pesawat terbang komersial hingga kontrol pelayaran yang ada di banyak mobil modern.
Dalam banyak kasus, insinyur kontrol memanfaatkan umpan balik saat merancang sistem kontrol. Hal ini sering dilakukan dengan menggunakan sistem pengontrol PID. Sebagai contoh, pada mobil dengan cruise control, kecepatan kendaraan terus dipantau dan diumpankan kembali ke sistem, yang akan menyesuaikan torsi motor. Jika ada umpan balik yang teratur, teori kontrol dapat digunakan untuk menentukan bagaimana sistem merespons umpan balik tersebut. Pada hampir semua sistem seperti itu, stabilitas adalah hal yang penting dan teori kontrol dapat membantu memastikan stabilitas tercapai.
Meskipun umpan balik merupakan aspek penting dari teknik kontrol, insinyur kontrol juga dapat bekerja pada kontrol sistem tanpa umpan balik. Ini dikenal sebagai kontrol loop terbuka. Contoh klasik dari kontrol loop terbuka adalah mesin cuci yang berjalan melalui siklus yang telah ditentukan sebelumnya tanpa menggunakan sensor.
Jejak Sejarah Sistem Kontrol
Sistem kontrol otomatis pertama kali dikembangkan lebih dari dua ribu tahun yang lalu. Perangkat kontrol umpan balik pertama yang tercatat diperkirakan adalah jam air Ktesibios kuno di Alexandria, Mesir, sekitar abad ketiga sebelum masehi. Jam ini menjaga waktu dengan mengatur ketinggian air dalam bejana dan, oleh karena itu, aliran air dari bejana tersebut. Ini tentu saja merupakan perangkat yang sukses karena jam air dengan desain serupa masih dibuat di Baghdad ketika bangsa Mongol merebut kota tersebut pada tahun 1258 M. Berbagai perangkat otomatis telah digunakan selama berabad-abad untuk menyelesaikan tugas-tugas yang berguna atau hanya untuk menghibur. Yang terakhir termasuk automata, yang populer di Eropa pada abad ke-17 dan ke-18, yang menampilkan figur-figur penari yang akan mengulangi tugas yang sama berulang kali; automata ini adalah contoh kontrol loop terbuka. Tonggak sejarah di antara umpan balik, atau perangkat kontrol otomatis "loop tertutup", termasuk pengatur suhu tungku yang dikaitkan dengan Drebbel, sekitar tahun 1620, dan pengatur bola terbang sentrifugal yang digunakan untuk mengatur kecepatan mesin uap oleh James Watt pada tahun 1788.
Dalam makalahnya tahun 1868 "On Governors", James Clerk Maxwell mampu menjelaskan ketidakstabilan yang ditunjukkan oleh governor flyball menggunakan persamaan diferensial untuk menggambarkan sistem kontrol. Hal ini menunjukkan pentingnya dan kegunaan model dan metode matematika dalam memahami fenomena yang kompleks, dan ini menandakan dimulainya kontrol matematika dan teori sistem. Elemen-elemen teori kontrol telah muncul sebelumnya tetapi tidak sedramatis dan meyakinkan seperti dalam analisis Maxwell.
Teori kontrol membuat langkah signifikan selama abad berikutnya. Teknik matematika baru, serta kemajuan dalam teknologi elektronik dan komputer, memungkinkan untuk mengontrol sistem dinamis yang jauh lebih kompleks daripada yang dapat distabilkan oleh pengatur bola terbang asli. Teknik matematika baru termasuk perkembangan dalam kontrol optimal pada tahun 1950-an dan 1960-an yang diikuti oleh kemajuan dalam metode kontrol stokastik, robust, adaptif, dan nonlinier pada tahun 1970-an dan 1980-an. Aplikasi metodologi kontrol telah membantu memungkinkan perjalanan ruang angkasa dan satelit komunikasi, pesawat yang lebih aman dan lebih efisien, mesin mobil yang lebih bersih, dan proses kimia yang lebih bersih dan lebih efisien.
Sebelum muncul sebagai disiplin ilmu yang unik, teknik kontrol dipraktikkan sebagai bagian dari teknik mesin dan teori kontrol dipelajari sebagai bagian dari teknik elektro karena sirkuit listrik sering kali dapat dengan mudah dijelaskan menggunakan teknik teori kontrol. Dalam hubungan kontrol yang pertama, output arus diwakili oleh input kontrol tegangan. Namun, karena tidak memiliki teknologi yang memadai untuk mengimplementasikan sistem kontrol elektrik, para perancang dibiarkan dengan pilihan sistem mekanis yang kurang efisien dan merespons dengan lambat. Pengontrol mekanis yang sangat efektif yang masih banyak digunakan di beberapa pembangkit listrik tenaga air adalah governor. Kemudian, sebelum elektronika daya modern, sistem kontrol proses untuk aplikasi industri dirancang oleh insinyur mekanik menggunakan perangkat kontrol pneumatik dan hidrolik, yang banyak di antaranya masih digunakan hingga saat ini.
Sistem kontrol
Sistem kontrol mengelola, memerintahkan, mengarahkan, atau mengatur perilaku perangkat atau sistem lain menggunakan loop kontrol. Sistem ini dapat berkisar dari pengontrol pemanas rumah tunggal yang menggunakan termostat yang mengendalikan ketel rumah tangga hingga sistem kontrol industri besar yang digunakan untuk mengendalikan proses atau mesin. Sistem kontrol dirancang melalui proses rekayasa kontrol.
Untuk kontrol termodulasi terus-menerus, pengontrol umpan balik digunakan untuk mengontrol proses atau operasi secara otomatis. Sistem kontrol membandingkan nilai atau status variabel proses (PV) yang sedang dikontrol dengan nilai yang diinginkan atau setpoint (SP), dan menerapkan perbedaannya sebagai sinyal kontrol untuk membawa output variabel proses pabrik ke nilai yang sama dengan setpoint. Untuk logika sekuensial dan kombinasional, logika perangkat lunak, seperti pada pengontrol logika yang dapat diprogram, digunakan.
Kemajuan Kontrol dalam Masa Kini
Pada awalnya, teknik kontrol adalah tentang sistem kontinu. Pengembangan alat kontrol komputer menimbulkan persyaratan rekayasa sistem kontrol diskrit karena komunikasi antara pengontrol digital berbasis komputer dan sistem fisik diatur oleh jam komputer. Padanan dari transformasi Laplace dalam domain diskrit adalah transformasi-Z. Saat ini, banyak sistem kontrol yang dikendalikan oleh komputer dan terdiri dari komponen digital dan analog.
Oleh karena itu, pada tahap desain, komponen digital dipetakan ke dalam domain kontinu dan desain dilakukan dalam domain kontinu, atau komponen analog dipetakan ke dalam domain diskrit dan desain dilakukan di sana. Metode pertama dari kedua metode ini lebih sering ditemui dalam praktiknya karena banyak sistem industri memiliki banyak komponen sistem kontinu, termasuk komponen mekanis, fluida, biologis, dan elektrik analog, dengan sedikit pengontrol digital.
Demikian pula, teknik desain telah berkembang dari desain manual berbasis kertas dan penggaris menjadi desain berbantuan komputer dan sekarang menjadi desain otomatis komputer atau CAD yang dimungkinkan oleh komputasi evolusioner. CAD dapat diterapkan tidak hanya untuk menyetel skema kontrol yang telah ditentukan, tetapi juga untuk pengoptimalan struktur pengontrol, identifikasi sistem, dan penemuan sistem kontrol baru, yang murni didasarkan pada persyaratan kinerja, tidak bergantung pada skema kontrol tertentu.
Sistem kontrol yang tangguh memperluas fokus tradisional yang hanya menangani gangguan yang direncanakan ke kerangka kerja dan mencoba untuk mengatasi berbagai jenis gangguan yang tidak terduga; khususnya, mengadaptasi dan mengubah perilaku sistem kontrol sebagai respons terhadap aktor jahat, mode kegagalan abnormal, tindakan manusia yang tidak diinginkan, dll.
Disadur dari: en.wikipedia.org/wiki