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.
Kontrol Loop Terbuka dan Loop Tertutup
Pada dasarnya, ada dua jenis loop kontrol: kontrol loop terbuka (umpan maju), dan kontrol loop tertutup (umpan balik). Dalam kontrol loop terbuka, tindakan kontrol dari pengontrol tidak bergantung pada "output proses" (atau "variabel proses yang dikontrol"). Contoh yang baik untuk hal ini adalah boiler pemanas sentral yang dikendalikan hanya oleh pengatur waktu, sehingga panas diterapkan untuk waktu yang konstan, terlepas dari suhu bangunan. Tindakan kontrolnya adalah menyalakan/mematikan boiler, tetapi variabel yang dikontrol seharusnya adalah suhu bangunan, tetapi tidak karena ini adalah kontrol loop terbuka dari boiler, yang tidak memberikan kontrol loop tertutup pada suhu.
Dalam kontrol loop tertutup, tindakan kontrol dari pengontrol bergantung pada output proses. Dalam kasus analogi boiler, ini akan mencakup termostat untuk memantau suhu bangunan, dan dengan demikian memberi umpan balik sinyal untuk memastikan pengontrol mempertahankan bangunan pada suhu yang ditetapkan pada termostat. Oleh karena itu, pengontrol loop tertutup memiliki loop umpan balik yang memastikan pengontrol melakukan tindakan kontrol untuk memberikan output proses yang sama dengan "input referensi" atau "titik setel". Karena alasan ini, pengontrol loop tertutup juga disebut pengontrol umpan balik.
Definisi sistem kontrol loop tertutup menurut British Standards Institution adalah "sistem kontrol yang memiliki umpan balik pemantauan, sinyal deviasi yang terbentuk sebagai hasil dari umpan balik ini digunakan untuk mengontrol aksi elemen kontrol akhir sedemikian rupa sehingga cenderung mengurangi deviasi menjadi nol." Demikian juga; "Sistem Kontrol Umpan Balik adalah sistem yang cenderung mempertahankan hubungan yang ditentukan dari satu variabel sistem ke variabel lainnya dengan membandingkan fungsi variabel-variabel ini dan menggunakan perbedaannya sebagai alat kontrol."
Sistem Kontrol Umpan Balik
Pengontrol loop tertutup atau pengontrol umpan balik adalah loop kontrol yang menggabungkan umpan balik, berbeda dengan pengontrol loop terbuka atau pengontrol tanpa umpan balik. Pengontrol loop tertutup menggunakan umpan balik untuk mengontrol status atau output dari sistem dinamis. Namanya berasal dari jalur informasi dalam sistem: input proses (misalnya, tegangan yang diterapkan pada motor listrik) memiliki efek pada output proses (misalnya, kecepatan atau torsi motor), yang diukur dengan sensor dan diproses oleh pengontrol; hasilnya (sinyal kontrol) "diumpankan kembali" sebagai input ke proses, menutup loop.
Dalam kasus sistem umpan balik linier, loop kontrol termasuk sensor, algoritme kontrol, dan aktuator diatur dalam upaya untuk mengatur variabel pada titik setel (SP). Contoh sehari-hari adalah kontrol pelayaran pada kendaraan di jalan raya; di mana pengaruh eksternal seperti perbukitan akan menyebabkan perubahan kecepatan, dan pengemudi memiliki kemampuan untuk mengubah kecepatan yang diinginkan.
Algoritme PID dalam pengontrol mengembalikan kecepatan aktual ke kecepatan yang diinginkan dengan cara yang optimal, dengan penundaan atau overshoot minimal, dengan mengontrol output daya mesin kendaraan. Sistem kontrol yang menyertakan beberapa penginderaan terhadap hasil yang ingin dicapai memanfaatkan umpan balik dan dapat beradaptasi dengan berbagai keadaan sampai batas tertentu. Sistem kontrol loop terbuka tidak menggunakan umpan balik, dan hanya berjalan dengan cara yang telah diatur sebelumnya.
Pengontrol loop tertutup memiliki keunggulan berikut dibandingkan pengontrol loop terbuka:
- Penolakan gangguan (seperti bukit pada contoh kontrol pelayaran di atas)
- Kinerja yang terjamin bahkan dengan ketidakpastian model, ketika struktur model tidak cocok dengan proses nyata dan parameter model tidak tepat
- Proses yang tidak stabil dapat distabilkan
- Mengurangi sensitivitas terhadap variasi parameter
- Peningkatan kinerja pelacakan referensi
- Perbaikan yang lebih baik dari fluktuasi acak
Dalam beberapa sistem, kontrol loop tertutup dan loop terbuka digunakan secara bersamaan. Dalam sistem seperti itu, kontrol loop terbuka disebut feedforward dan berfungsi untuk lebih meningkatkan kinerja pelacakan referensi. Arsitektur pengontrol loop tertutup yang umum adalah pengontrol PID.
Kontrol Logika
Sistem kontrol logika untuk mesin industri dan komersial secara historis diimplementasikan oleh relay listrik yang saling terhubung dan pengatur waktu cam menggunakan logika tangga. Saat ini, sebagian besar sistem tersebut dibuat dengan mikrokontroler atau pengontrol logika terprogram (PLC) yang lebih khusus. Notasi logika tangga masih digunakan sebagai metode pemrograman untuk PLC.
Pengontrol logika dapat merespons sakelar dan sensor dan dapat menyebabkan mesin memulai dan menghentikan berbagai operasi melalui penggunaan aktuator. Pengontrol logika digunakan untuk mengurutkan operasi mekanis dalam banyak aplikasi. Contohnya termasuk lift, mesin cuci, dan sistem lain dengan operasi yang saling terkait. Sistem kontrol berurutan otomatis dapat memicu serangkaian aktuator mekanis dalam urutan yang benar untuk melakukan suatu tugas. Misalnya, berbagai transduser listrik dan pneumatik dapat melipat dan merekatkan kotak kardus, mengisinya dengan produk, lalu menyegelnya di mesin pengemasan otomatis. Perangkat lunak PLC dapat ditulis dengan berbagai cara diagram tangga, SFC (diagram fungsi berurutan), atau daftar pernyataan.
Kontrol On-off
Kontrol on-off menggunakan pengontrol umpan balik yang beralih secara tiba-tiba di antara dua status. Termostat rumah tangga bi-metalik sederhana dapat digambarkan sebagai pengontrol on-off. Ketika suhu di dalam ruangan (PV) berada di bawah pengaturan pengguna (SP), pemanas dinyalakan. Contoh lainnya adalah sakelar tekanan pada kompresor udara. Ketika tekanan (PV) turun di bawah setpoint (SP), kompresor dinyalakan. Lemari es dan pompa vakum memiliki mekanisme yang serupa. Sistem kontrol on-off sederhana seperti ini bisa jadi murah dan efektif.
Kontrol Linier
Kontrol linier adalah sistem kontrol dan teori kontrol berdasarkan umpan balik negatif untuk menghasilkan sinyal kontrol untuk mempertahankan variabel proses yang dikontrol (PV) pada setpoint (SP) yang diinginkan. Ada beberapa jenis sistem kontrol linier dengan kemampuan yang berbeda.
Logika Fuzzy
Logika fuzzy adalah upaya untuk menerapkan desain pengontrol logika yang mudah untuk mengontrol sistem yang bervariasi secara terus menerus yang kompleks. Pada dasarnya, pengukuran dalam sistem logika fuzzy dapat bernilai benar sebagian. Aturan sistem ditulis dalam bahasa alami dan diterjemahkan ke dalam logika fuzzy. Sebagai contoh, desain untuk tungku akan dimulai dengan: "Jika suhu terlalu tinggi, kurangi bahan bakar ke tungku. Jika suhu terlalu rendah, tambah bahan bakar ke tungku." Pengukuran dari dunia nyata (seperti suhu tungku) dikaburkan dan logika dihitung secara aritmatika, berlawanan dengan logika Boolean, dan outputnya dikaburkan untuk mengontrol peralatan.
Ketika desain fuzzy yang kuat direduksi menjadi satu perhitungan cepat, desain tersebut mulai menyerupai solusi loop umpan balik konvensional dan mungkin tampak bahwa desain fuzzy tidak diperlukan. Namun, paradigma logika fuzzy dapat memberikan skalabilitas untuk sistem kontrol yang besar di mana metode konvensional menjadi berat atau mahal untuk diturunkan. Elektronik fuzzy adalah teknologi elektronik yang menggunakan logika fuzzy daripada logika dua nilai yang lebih umum digunakan dalam elektronik digital.
Implementasi Fisik
Kisaran implementasi sistem kontrol adalah dari pengontrol ringkas yang sering kali dengan perangkat lunak khusus untuk mesin atau perangkat tertentu, hingga sistem kontrol terdistribusi untuk kontrol proses industri untuk pabrik fisik yang besar. Sistem logika dan pengontrol umpan balik biasanya diimplementasikan dengan pengontrol logika yang dapat diprogram. Perangkat Otomasi yang Dapat Dikonfigurasi Ulang dan Diperluas (BREAD) adalah kerangka kerja terbaru yang menyediakan banyak perangkat keras sumber terbuka yang dapat dihubungkan untuk membuat akuisisi data dan sistem kontrol yang lebih kompleks.
Disadur dari: en.wikipedia.org