Kontroler

BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pada zaman modern ini, kemajuan teknologi berkembang pesat seiring
dengan banyaknya orang yang merasakan manfaatnya. Salah satu aspek dari
teknologi yang semakin berkembang adalah bidang kontrol, yang banyak
digunakan pada aplikasi-aplikasi di industri.
Dalam industri, sering kita temui berbagai sistem instrumentasi untuk
menjalankan berbagai mekanisme pada industri tersebut. Dan seiring
banyaknya sistem yang harus diawasi, maka diperlukan suatu sistem kontrol
untuk mengendalikan sistem tersebut agar dapat berjalan sesuai dengan yang
diinginkan. Dalam tiap sistem yang berbeda, dapat diaplikasikan berbagai
metode-metode kontrol yang cocok agar dapat dicapai suatu hasil yang
maksimal.
Oleh karena itu, dalam makalah ini akan dijelaskan beberapa metodemetode kontrol yang dapat digunakan dalam mengendalikan suatu sistem.
1.2
Tujuan
Tujuan dibuatnya makalah ini bertujuan untuk menjelaskan secara
garis besar mengenai metoda-metoda kontrol yang sering dipakai dan
diaplikasikan pada pengendalian suatu sistem.
1
2
BAB II
PEMBAHASAN
2.1
Dasar Teori
Teori kontrol merupakan suatu ilmu yang mempelajari secara
mendalam mengenai perilaku dari suatu sistem dinamis yang memiliki input,
dan bagaimana perilaku dari sistem tersebut tersebut dimodifikasi melalui
umpan balik.
Gambar 2.1 Konsep lup tertutup pengendalian perilaku dari sistem
Sehingga, tujuan dari teknik kontrol itu sendiri adalah untuk
mengontrol suatu sistem, yang biasa disebut dengan plant, agar menghasilkan
output sesuai dengan sinyal kontrol yang diinginkan, yang disebut dengan
referensi, yang mana dapat berupa nilai yang tetap ataupun berubah-ubah.
Untuk melakukan hal tersebut, kontroler didesain untuk mengawasi
hasil keluran dan memandingkannya dengan referensi. Perbedaan antara
keluaran yang asli dengan keluaran yang diinginkan, disebut sinyal error,
diumpan-balikan ke masukan dari sistem, agar mempengaruhi kontroler untuk
menghasilkan keluaran yang mendekati referensi.
Sehingga, diperlukan suatu metode-metode kontrol yang diaplikasikan
pada kontroler, agar sistem dapat dikendalikan sesuai dengan yang
diinginkan.
3
2.2
Pengendalian Sistem
Dalam bidang kontrol, terdapat banyak metode-metode yang dapat
digunakan untuk mengendalikan suatu sistem. Sebelum melihat hal tersebut,
terlebih dahulu perlu dipelajari segi hardware-nya, dimana sistem dapat
dikendalikan melalui suatu alat yang telah didesain untuk melakukan suatu
perintah kerja sesuai dengan sistem yang digunakan, dimana metode-metode
kontrol merupakan suatu algoritma perhitungan berisi perintah-perintah kerja
yang diaplikasikan kepada hardware untuk mengendalikan sistem.
2.2.1
Hardware
Berikut akan dijelaskan beberapa alat yang sering digunakan sebagai
kontroler
dalam
pengendalian,
yaitu
Mikrokontroler,
Mikroprosesor,
Programmable Logic Controller (PLC), dan Personal Computer (PC).
A.
Mikroprosesor
Mikroprosesor adalah sebuah komponen rangkaian elektronik
terpadu yang terdiri dari rangkaian aritmatik, logik dan kontrol yang
diperlukan untuk menjalankan fungsi-fungsi sebuah CPU (Central
Processing Unit) dari sebuah komputer digital. Rangkaian elektronika
terpadu tersebut dapat menerjemahkan dan menjalankan instruksi dari
sebuah program serta menangani operasi aritmatik. Mikroprosesor
merupakan suatu komponen digital jenis LSI (Large Scale Integration)
dengan
kompleksitas
rangkaian
sangat
tinggi
melaksanakan fungsi suatu unit pemroses sentral, CPU.
Gambar 2.2 Mikroprosesor
yang
mampu
4
Gambar 2.3 Bagian-bagian mikroprosesor
Mikroprosesor secara umum terdiri dari: ALU (Arithmetic Logic
Unit), Control and Timing Unit, dan Array Register (Register Larik).
ALU berfungsi sebagai bagian yang melakukan operasi aritmatik dan
logika dalam memproses data. Bagian ini yang melakukan operasi
bagian dalam mikroprosesor. Sedangkan Register Larik berfungsi untuk
menyimpan data sementara hasil proses oleh mikroprosesor. Fungsinya
hampir sama dengan piranti memori mikroprosesor dengan perbedaan
bahwa memori berada diluar mikroprosesor sedangkan register berada
didalam mikroprosesor, memori diidentifikasi dengan alamat sedangkan
register diidentifikasi oleh nama register oleh mikroprosesor. Bagian
Timing & Control berfungsi sebagai pembangkit daur-waktu untuk
antarmuka dengan peripheral pada bus alamat, data dan kontrol. Selain
itu mengendalikan bus-bus tambahan lainnya seperti interupsi, DMA
dan lain sebagainya, tergantung arsitektur mikroprosesor itu sendiri.
Arsitektur mikroprosesor pada saat ini banyak ragamnya, mulai yang
paling sederhana hingga yang komplek.
Sebagai contoh , 8088 dan 80X8 adalah suatu mokroprosesor.
Untuk
dapat
bekerja,
mikroprosessor
membutuhkan
perangkat
pendukung yang dapat berupa RAM, ROM, dan I/O(Input/Output). Bila
sebuah mikroprosesor dikombinasikan dengan I/O dan memori, akan
dihasilkan mikrokomputer. Pada kenyataannya mengkombinasikan CPU
dengan memori dan I/O dapat juga dilakukan dalam level chip yang
5
menghasilkan single chip mikrokomputer untuk membedakannya
dengan mikrokomputer.
B.
Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam
sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori
(sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan
perlengkapan input output.
Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika
digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan
program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja
mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Mikrokontroler
merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol
peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.
Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem
elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen
pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan
akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.
Gambar 2.4 Mikrokontroler
6
Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang
dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote
controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan.
Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan
dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input
output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol
elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis.
Secara teknis, hanya ada 2 macam mikrokontroller. Pembagian
ini didasarkan pada kompleksitas instruksi-instruksi yang dapat
diterapkan pada mikrokontroler tersebut. Pembagian itu yaitu RISC dan
CISC.

RISC merupakan kependekan dari Reduced Instruction Set
Computer. Instruksi yang dimiliki terbatas, tetapi memiliki fasilitas
yang lebih banyak.

Sebaliknya, CISC kependekan dari Complex Instruction Set
Computer. Instruksi bisa dikatakan lebih lengkap tapi dengan
fasilitas secukupnya.
7
C.
Programmable Logic Controller
Programmable Logic Controllers (PLC) adalah komputer
elektronik yang mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi
kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam.
Berdasarkan namanya konsep PLC adalah sebagai berikut :

Programmable, menunjukkan kemampuan dalam hal memori untuk
menyimpan program yang telah dibuat yang dengan mudah diubahubah fungsi atau kegunaannya.

Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara
aritmatik
dan
membandingkan,
logic
(ALU),
menjumlahkan,
yakni
melakukan
mengalikan,
operasi
membagi,
mengurangi, negasi, AND, OR, dan lain sebagainya.

Controller, menunjukkan kemampuan dalam mengontrol dan
mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.
Gambar 2.5 Sistem PLC
PLC ini dirancang untuk menggantikan suatu rangkaian relay
sequensial dalam suatu sistem kontrol. Selain dapat diprogram, alat ini
juga dapat dikendalikan, dan dioperasikan oleh orang yang tidak
8
memiliki pengetahuan di bidang pengoperasian komputer secara khusus.
PLC ini memiliki bahasa pemrograman yang mudah dipahami dan dapat
dioperasikan bila program yang telah dibuat dengan menggunakan
software yang sesuai dengan jenis PLC yang digunakan sudah
dimasukkan.
Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut:

Sekuensial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi
output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara
berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step atau
langkah dalam proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang
tepat.

Monitoring Plant. PLC secara terus menerus memonitor status
suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan
mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses
yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau
menampilkan pesan tersebut pada operator.

Shutdown System. Prinsip kerja sebuah PLC adalah menerima
sinyal
masukan
proses
yang
dikendalikan
lalu
melakukan
serangkaian instruksi logika terhadap sinyal masukan tersebut sesuai
dengan program yang tersimpan dalam memori lalu menghasilkan
sinyal keluaran untuk mengendalikan aktuator atau peralatan
lainnya..
Terdapat lima tipe bahasa pemrograman yang bisa dipakai untuk
memprogram PLC, meski tidak semuanya di-support oleh suatu PLC,
yaitu antara lain :
1. Bahasa pemrograman Ladder Diagram (LD)
2. Bahasa pemrograman Instruction List (IL)/Statement List (SL)
3. Bahasa pemrograman Sequential Function Chart (SFC)/Grafcet
4. Bahasa pemrograman Function Block Diagram (FBD)
9
5. Bahasa pemrograman tingkat tinggi (high-level), contohnya Visual
Basic
D.
Personal Computer
Personal
Computer
adalah
seperangkat
komputer
yang
digunakan oleh satu orang saja / pribadi. Fungsi utama dari PC adalah
untuk
mengolah data
input
dan menghasilkan output
berupa
data/informasi sesuai dengan keinginan user (pengguna). Personal
Computer dibagi menjadi 3 bagian yang penting yaitu:

Hardware (perangkat keras)
Hardware
adalah
sekumpulan
komponen
perangakat
keras
komputer yang secara fisik bisa dilihat, diraba, dirasakan. Hardware
ini dibagi menjadi 5 (lima) bagian, yaitu:
-
Input Device, peralatan masukkan (Keyboard,mouse,dll),
-
Process Device, peralatan proses (processor, motherboard, ram,
dll),

-
Output Device, peralatan keluaran (Monitor, Printer, dll),
-
Storage Device, peralatan penyimpan (harddisk,flashdisk, dll),
-
Peripheral Device, peralatan tambahan (WebCam, modem, dll),
Software (Perangkat Lunak)
Software adalah program yang berisi instruksi/perintah sebagai
pelantara yang menghubungkan (menjembatani) antara hardware
dan brainware (perangkat manusia) sehingga dapat menghasilkan
informasi yang diinginkan brainware. Software dapat dikategorikan
menjadi dua kelompok.
Software Operating System (OS), Contohnya adalah Windows,
Linux, Dos, Android, dll. Tanpa adanya Operating System ini,
maka hardware hanyalah benda mati yang tidak bisa digunakan.
10
Software Application System, Contohnya dalam programming yaitu
Matlab, Codevision AVR, Visual Studio, dll

Brainware (Perangkat Manusia/pengguna/user)
Brainware adalah perangkat yang mengoperasikan dan menjalankan
perangkat
lunak
yang
ada
didalam
komputer.
Brainware
dikelompokkan menjadi beberapa kategori mulai dari pembuat
program (programmer), Technical Support, Designer Graphic,
Operator, sampai user paling awam sekalipun.
11
2.2.2
Metoda-Metoda Kontroler
Berikut akan dijelaskan beberapa metode-metode pengendalian yang
sering digunakan dalam mengendalikan sistem, yaitu kendali ON-OFF,
kendali PID, kendali Cerdas, kendali Optimal, kendali Adaptif, kendali
Robust, dan kendali Stokastik.
A.
Kendali ON-OFF
Aksi kontrol dua posisi atau on-off. Dalam sistem kontrol dua
posisi, elemen pembangkit hanya mempunyai dua posisi tertentu yaitu
on dan off. Kontrol dua posisi atau on-off relatif sederhana dan tidak
mahal dan dalam hal ini sangat banyak digunakan dalam sistem kontrol
industri maupun domestik.
Ambil sinyal keluaran dan kontroler u(t) tetap pada salah satu
nilai maksimum atau minimum tergantung apakah sinyal pembangkit
kesalahan positif atau negatif, sehingga,
u(t) = U1
untuk e(t) > 0
= U2
untuk e(t) < 0
dengan U1 dan U2 konstan. Nilai minimum U2 biasanya nol atau –U1
Berikut adalah contoh aplikasi kendali on-off untuk sistem
pengatur suhu
Gambar 2.6 Sistem pengatur suhu
Sinyal keluaran secara terus-menerus bergerak antara dua batas
yang diperlukan untuk membuat elemen pembangkit bergerak dari satu
posisi ke posisi lainnya. Posisi antara suhu cut-off dan suhu cut-on
disebut jurang differensial.
12
B.
Kendali PID
Sistem
Kontrol
PID
(Proportional–Integral–Derivative
controller) merupakan kontroler untuk menentukan presisi suatu sistem
instrumentasi dengan karakteristik adanya umpan balik pada sistem
tesebut
Sistem kontrol PID terdiri dari tiga buah cara pengaturan yaitu
kontrol P (Proportional), D (Derivative) dan I (Integral), dengan masingmasing memiliki kelebihan dan kekurangan. Dalam implementasinya
masing-masing
cara
dapat
bekerja
sendiri
maupun
gabungan
diantaranya. Dalam perancangan sistem kontrol PID yang perlu
dilakukan adalah mengatur parameter P, I atau D agar tanggapan sinyal
keluaran system terhadap masukan tertentu sebagaimana yang
diinginkan
Berikut adalah diagram blok dari kontrol PID
Gambar 2.7 Kontrol PID
Persamaan dari pengontrol PID dapat ditulis sebagai berikut
Dimana
13
Untuk lebih jelasnya, berikut adalah pembahasan untuk tiap
parameter kontrol PID
1. Kontrol Proposional
Kontrol P jika G(s) = kp, dengan k adalah konstanta. Jika u =
G(s) • e maka u = Kp • e dengan Kp adalah Konstanta Proporsional.
Kp berlaku sebagai Gain (penguat) saja tanpa memberikan efek
dinamik kepada kinerja kontroler. Berikut adalah persamaan
matematis kontrol proporsional dan diagram bloknya
Gambar 2.8 Kontrol Proportional
Penggunaan kontrol P memiliki berbagai keterbatasan karena
sifat kontrol yang tidak dinamik ini. Walaupun demikian dalam
aplikasi-aplikasi dasar yang sederhana kontrol P ini cukup mampu
untuk memperbaiki respon transien khususnya rise time dan settling
time.
Pengontrol
proporsional
memiliki
keluaran
yang
sebanding/proporsional dengan besarnya sinyal kesalahan (selisih
antara besaran yang diinginkan dengan harga aktualnya). Ciri-ciri
pengontrol proporsional :

Jika nilai Kp kecil, pengontrol proporsional hanya mampu
melakukan koreksi kesalahan yang kecil, sehingga akan
menghasilkan respon sistem yang lambat (menambah rise time).

Jika nilai Kp dinaikkan, respon/tanggapan sistem akan semakin
cepat mencapai keadaan mantapnya (mengurangi rise time).

Namun jika nilai Kp diperbesar sehingga mencapai harga yang
berlebihan, akan mengakibatkan sistem bekerja tidak stabil atau
respon sistem akan berosilasi.

Nilai Kp dapat diset sedemikian sehingga mengurangi steady
state error, tetapi tidak menghilangkannya.
14
2. Kontrol Integral
Pengontrol Integral berfungsi menghasilkan respon sistem
yang memiliki error steady state nol. Jika sebuah pengontrol tidak
memiliki unsur integrator, pengontrol proporsional tidak mampu
menjamin keluaran sistem dengan error steady state nol. Berikut
adalah persamaan dan diagram blok dari kontrol Integral
Gambar 2.9 Kontrol Integral
Jika e(T) mendekati konstan (bukan nol) maka u(t) akan
menjadi sangat besar sehingga diharapkan dapat memperbaiki error.
Jika e(T) mendekati nol maka efek kontrol I ini semakin kecil.
Kontrol I dapat memperbaiki sekaligus menghilangkan respon
steady-state, namun
menyebabkan
respon
pemilihan Ki
transien
yang
yang tidak tepat
tinggi
sehingga
dapat
dapat
menyebabkan ketidakstabilan sistem. Pemilihan Ki yang sangat
tinggi justru dapat menyebabkan output berosilasi karena menambah
orde system
Keluaran pengontrol ini merupakan hasil penjumlahan yang
terus menerus dari perubahan masukannya. Jika sinyal kesalahan
tidak mengalami perubahan, maka keluaran akan menjaga keadaan
seperti sebelum terjadinya perubahan masukan. Sinyal keluaran
pengontrol integral merupakan luas bidang yang dibentuk oleh kurva
kesalahan / error. Ciri-ciri pengontrol integral :

Keluaran pengontrol integral membutuhkan selang waktu
tertentu, sehingga pengontrol integral cenderung memperlambat
respon.

Ketika sinyal kesalahan berharga nil, keluaran pengontrol akan
bertahan pada nilai sebelumnya.
15

Jika sinyal kesalahan tidak berharga nol, keluaran akan
menunjukkan kenaikan atau penurunan yang dipengaruhi oleh
besarnya sinyal kesalahan dan nilai Ki.

Konstanta integral Ki yang berharga besar akan mempercepat
hilangnya offset. Tetapi semakin besar nilai konstanta Ki akan
mengakibatkan
peningkatan
osilasi
dari
sinyal
keluaran
pengontrol.
3. Kontrol Derivatif
Keluaran pengontrol diferensial memiliki sifat seperti halnya
suatu operasi derivatif. Perubahan yang mendadak pada masukan
pengontrol akan mengakibatkan perubahan yang sangat besar dan
cepat. Ketika masukannya tidak mengalami perubahan, keluaran
pengontrol juga tidak mengalami perubahan, sedangkan apabila
sinyal masukan berubah mendadak dan menaik (berbentuk fungsi
step), keluaran menghasilkan sinyal berbentuk impuls. Jika sinyal
masukan berubah naik secara perlahan (fungsi ramp), keluarannya
justru merupakan fungsi step yang besar magnitudenya sangat
dipengaruhi oleh kecepatan naik dari fungsi ramp dan factor
konstanta Kd. Berikut adalah persamaan dan diagram blok dari
kontrol derivatif
Gambar 2.10 Kontrol Derivatif
Sinyal kontrol u yang dihasilkan oleh kontrol D dapat
dinyatakan sebagai G(s)=s.Kd Dari persamaan di atas, nampak
bahwa sifat dari kontrol D ini dalam konteks “kecepatan” atau rate
dari error. Dengan sifat ini ia dapat digunakan untuk memperbaiki
respon transien dengan memprediksi error yang akan terjadi. Kontrol
16
Derivative hanya berubah saat ada perubahan error sehingga saat
error statis kontrol ini tidak akan bereaksi, hal ini pula yang
menyebabkan kontroler Derivative tidak dapat dipakai sendiri. Ciriciri pengontrol derivatif :

Pengontrol tidak dapat menghasilkan keluaran jika tidak ada
perubahan
pada
masukannya
(berupa
perubahan
sinyal
kesalahan)

Jika sinyal kesalahan berubah terhadap waktu, maka keluaran
yang dihasilkan pengontrol tergantung pada nilai Kd dan laju
perubahan sinyal kesalahan.

Pengontrol
diferensial
mempunyai
suatu
karakter
untuk
mendahului, sehingga pengontrol ini dapat menghasilkan koreksi
yang signifikan sebelum pembangkit kesalahan menjadi sangat
besar.
Jadi
pengontrol
diferensial
dapat
mengantisipasi
pembangkit kesalahan, memberikan aksi yang bersifat korektif
dan cenderung meningkatkan stabilitas sistem.

Dengan meningkatkan nilai Kd, dapat meningkatkan stabilitas
sistem dan mengurangi overshoot.
Setiap kekurangan dan kelebihan dari masing-masing pengontrol
P, I dan D dapat saling menutupi dengan menggabungkan ketiganya
secara paralel menjadi pengontrol proporsional plus integral plus
diferensial (pengontrol PID). Elemen-elemen pengontrol P, I dan D
masing-masing secara keseluruhan bertujuan :

mempercepat reaksi sebuah sistem mencapai set point--nya

menghilangkan offset

menghasilkan perubahan awal yang besar dan mengurangi
overshoot.
17
C.
Kendali Cerdas
Kendali cerdas merupakan metode kontrol yang menggunakan
berbagai pendekatan perhitungan dengan menggunakan kecerdasan
buatan (Artificial Intelligence). Tujuan utama dari metode pengendali ini
adalah untuk menghasilkan kontroler yang mampu berpikir seperti
layaknya
manusia,
sehingga
sistem
yang
dikontrol
mampu
menghasilkan keluaran sesuai dengan apa yang pengguna inginkan.
Banyak sekali cabang dari kendali cerdas, dan berikut yang
sering banak diaplikasikan dalam dunia industri, yaitu
1. Artificial Neural Network Control
Merupakan model perhitungan yang terinspirasi oleh jaringan
saraf dari otak, dan digunakan untuk mengestimasi fungsi yang
tergantung pada jumlah input yang banyak dan biasanya tidak
diketahui. Berikut adalah contoh tampilan dari jaringan saraf buatan
Gambar 2.11 Jaringan saraf buatan
Sebelum suatu Jaringan Neural Buatan (JNB) digunakan ,
terlebih dahulu patut diperhatikan hal-hal berikut:

Pola koneksi antar tiap layer

Proses pembelajaran dan penentuan nilai bobot dari interkoneksi

Fungsi aktivasi yang merubah input berbobot ke aktivasi
outputnya.
Pada proses pembelajaran terdapat beberapa metode yaitu
metode Hebb, Perceptron, Adaline/Madaline, Backpropagation.
18
2. Fuzzy Logic Control
Logika fuzzy adalah suatu metode tepat untuk memetakan
suatu ruang input dalam ruang output dan memiliki nilai berlanjut.
Menggunakan teori himpunan fuzzy, dimana membership function
menjadi ciri utama dalam penalaran logika fuzzy. Berikut contoh
penalaran fuzzy
Gambar 2.12 Penggolongan umur manusia
Bila dikategorikan orang dengan umur kurang dari 35 adalah
MUDA, antara 35 dan 65 adalah PAROBAYA, dan lebih dari 65
adalah TUA, jika menggunakan logika crisp (tegas), maka orang
yang berumur 35 lebih satu hari saja akan digolongkan PAROBAYA
dan tidak MUDA lagi. Sedangkan jika mengunakan logika Fuzzy,
orang tersebut termasuk pada kategori MUDA dan PAROBAYA,
layaknya pikiran manusia.
Ada banyak manfaat untuk menggunakan logika fuzzy. Logika
fuzzt adalah konseptual mudah dipahami dan memiliki pendekatan
alami. Logika fuzzy fleksibel dan dapat dengan mudah ditambah dan
disesuaikan. Hal ini sangat toleran terhadap data yang tidak tepat dan
terhadap model yang nonlinier/ kompleksitas sedikit. Hal ini juga
bisa dicampur dengan teknik kontrol konvensional. Ada tiga
komponen utama dari sistem fuzzy: set fuzzy, aturan fuzzy, dan
bilangan fuzzy.
19
3. Genetic Algorithm Control
Algoritma genetika merupakan suatu algoritma pencarian
yang menirukan proses seleksi alamiah yang dikenal dengan proses
evolusi,
dimana
individu
akan
mengalami
perubahan
gen
menyesuaikan keadaan.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan algoritma
genetika adalah sebagai berikut

Mendefinisikan individu, dimana individu menyatakansalah satu
solusi (penyelesaian) yang mungkin dari permasalahan yang
diangkat.

Mendefinisikan nilai fitness, yang merupakan ukuran baiktidaknya sebuah individu atau baik-tidaknya solusi yang
didapatkan.

Menentukan proses pembangkitan populasi awal. Hal ni
biasanya dilakukan dengan menggunakan pembangkitan acak
seperti random-walk.

Menentukan proses seleksi yang akan digunakan.

Menentukan proses perkawinan silang (cross-over) dan mutasi
gen yang akan digunakan.
D.
Kendali Optimal
Kendali optimal adalah suatu proses pengendalian untuk
menentukan suatu kontrol pada system dinamis selama waktu yang
diberikan untuk meminimalisirkan indeks kinerja-nya. Secara sederhana,
tujuan kendali optimal adalah untuk menghasilkan keluaran yang baik
dengan kerugian yang sedikit.
Untuk
menyelesaikan
permasalahan
optimal,
diperlukan
formulasi dari permasalahan tersebut, yang dapat disusun dengan syarat
sebagai berikut
20

Membutuhkan persamaan model matematis dari system yang ingin
dikontrol,

Spesifikasi dari indeks kinerja,

Spesifikasi dari kondisi-kondisi yang membatasi, dan

Kendala-kendala yang harus dipenuhi, serta variable apa saja yang
dapat digunakan.
Ada dua metode desain sistem kendali optimal yang sering
digunakan pada aplikasi industry, karena menjamin kestabilitasan luptertutup yaitu Model Predictive Control dan Linear Quadratic Gaussian
Control.
1. Model Predictive Control
Metode MPC adalah metode kontrol proses yang mampu
mengoptimalisasikan penggunaan waktu saat system bekerja, dengan
mempertimbangkan penggunaan waktu pada kedepannya, sehingga
MPC mampu mengantisipasi kejadian yang akan datang, dan
melakukan aksi kontrol yang sesuai.
Metode ini lebih memperhatikan efek kendala pada sinyal dari
sistem, yang mana merupakan fitur yang penting pada banyak
proses-proses di dunia industri. Aka tetapi, struktur ‘kontrol optimal’
pada MPC hanya mempengaruhi hal itu saja, karena tidak
mengoptimalkan indeks kinerja sebenarnya dari sistem kontrol lup
tertutup. Akan tetapi, dengan ditambahkan kontroler PID, sistem
MPC menjadi teknik kontrol yang sering digunakan pada kontrol
proses.
2. Linear Quadratic Gaussian Control
Permasalahan Linear Quadratic Gaussian Control merupakan
salah satu permasalahan yang paling penting pada kontrol optimal.
Kontroler LQG merupakan kombinasi dari filter Kalman dengan
Linear Quadratic Regulator (LQR), dimana filter Kalman merupakan
21
algoritma
penghitungan
yang
mengobservasi
noise
dan
ketidakakurataan lainnya selama periode waktu, dan menghasilkan
estimasi dari variable yang tidak diketahui tersebut, sedangkan LQR
adalah kontroler feedback yang mengoperasikam sistem dinamis
(yang direpresentasikan dalam persamaan differensial linear) pada
kinerja (yang direpresentasikan dalam fungsi kuadrat) yang
minimum.
E.
Kendali Adaptif
Sesuai dengan namanya, kendali adaptif adalah kendali yang
dapat beradaptasi terhadap perubahan, baik terhadap lingkungan
eksternal maupun internalnya, untuk mempertahankan kinerja dan
stabilitas sistem dengan memodifikasi parameter-parameter dari sistem.
Pondasi dari kontrol adaptif adalah estimasi parameter. Metode
umum untuk estimasi termasuk Recursive Least Square dan Gradient
Descent. Kedua metode diatas memberikan update laws yang digunakan
untuk memodifikasi estimasi tersebut pada saat real time, sebagai
contoh saat sistem sedang beroperasi..
Kestabilan Lyapunov digunakan untuk menndapatkan update
laws ini, dan memperlihatkan kriteria konvergen. Proyeksi matematis
dan normalisasi digunakan agar algoritma estimasi lebih robust.
Berikut merupakan tipe-tipe dari kontrol adaptif yang sering
digunakan, yaitu
1. Model Reference Adaptive Control (MRAC)
Kendali adaptif model acuan (AMA) digunakan dalam sistem
kendali untuk memaksakan agar proses kendalian berperilaku seperti
model acuan (model reference). Pada kasus ini proses kendalian
umumnya mempunyai karakteristik yang buruk seperti tanggapan
yang lambat dan kestabilan yang kurang mantap. Selain itu
karakteristik proses kendalian sering berubah-ubah bahkan terkadang
22
menuju kondisis operasi yang tidak stabil. Oleh karena itu kendali
AMA dirancang agar proses kendalian mengikuti perilaku model
acuan yang mempunyai tanggapan yang lebih cepat dan kestabilan
yang lebih mantap. Berikut merupakan diagram blok dari kendali
model acuan
Gambar 2.13 Diagram blok kendali model acuan
2. Self-Tuning Adaptive Control
Kendali adaptif swa-tala (AST) merupakan sistem kendali
yang mempunyai parameter-parameter yang dapat ditala (dituning)
sesuai dengan perubahan kondisi eksternal dan internal proses
kendalian. Sistem kendali AST mengestimasi parameter-parameter
proses kendalian secara on-line. Dari data hasil estimasi tersebut,
parameter kontroler ditala sedemikian hingga karakteristik proses
kendalian menjadi lebih baik. Bila parameter proses berubah akibat
perubahan lingkungan operasi plant, maka estimasi parameter juga
berubah secara on-line, sehingga parameter kontroler ditala kembali
sedemikian
hingga
karakteristik
yang
diharapkan
dapat
dipertahankan. Berikut adalah diagram blok dari kendali swatala
Gambar 2.14 Diagram blok kendali adaptif swa-tala
23
3. Adaptive Gain Scheduling
Kendali penjadwalan gain adaptasi (PGA) merupakan kendali
yang paling banyak digunakan dalam industri pengolahan dan
manufaktur. Kendali ini bekerja dengan mengadaptasi gain kendali
sesuai dengan perubahan kondisi operasi suatu proses di industri.
Kendali ini juga telah digunakan pada kendali penerbangan dimana
gain kendali berubah sesuai perubahan kondisi terbang. Berikut
adalah diagram blok dari kendali penjadwalan gain adaptif
Gambar 2.15 Diagram blok kendali penjadwalan gain adaptif
F.
Kendali Robust
Kendali robust secara spesifik digunakan untuk mengatasi
ketidakjelasan (uncertainty) pada desain kontrolernya. Metode kontrol
robust didesain agar dapat berfungsi sesuai dengan yang diinginkan,
selama parameter yang tidak jelas tersebut masih masuk dalam batasan
yang telah diperhitungkan.
Tujuan kendali robust adalah untuk mendapatkan sistem kontrol
dengan kinerja dan/atau stabilitas yang robust, dengan adanya eror
pemodelan dalam batas yang sudah diperhitungkan.
Dibanding dengan kontrol adaptif, dimana dia beradpatasi
dengan variasi yang terjadi, kontrol robust didesian agar dapat bekerja
dengan mengansumsikan bahwa variable tertentu tersebut tidak
diketahui, tapi berada dalam batasan.
Berikut adalah beberapa metode-metode kontrol robust, yaitu
24
1. H-infinity loop-shaping
Dikembangkan oleh Duncan McFarlane dan Keith Glover.
Metode ini meminimalisir sensitivitas dari system dengan melihat
spectrum frekuensinya, sehingga menjamin bahwa system tidak akan
melenceng jauh dari lintasan yang diperkirakan ketika gangguan
diberikan pada sistem
2. Sliding Mode Control
Merupakan metode kontrol robust yang banyak diaplikasikan
ke berbagai bidang dikarenakan desain yang terbilang sederhana
dengan robustness yang baik.
3. Loop Transfer Recovery
Merupakan
pengembangan
dari
kontrol
LQG
(Linear
Quadratic Gaussian) untuk mengatasi masalh robustness-nya
Masih
terdapat
metode-metode
lain
seperti
Quantitative
Feedback Theory, Gain Scheduling, Back Stepiping, Feedback
Linearisation, dsb.
G.
Kendali Stokastik
Kendali stokastik adalah suatu kendali yang mengurusi tentang
keberadaan
dari
suatu
ketidakjelasan
(uncertainty)
baik
pada
pengamatan data maupun pada sesuatu yang memiciu evolusi dari data
tersebut.
Dalam desainnya, diasumsikan bahwa random noise dngan
distribusi probabilitas yang diketahui mempengaruhi evolusi dan
observasi dari variable-variable state-nya. Sehingga, kontrol stokastik
bertujuan untuk mendesain suatu jalur waktu dari variable terkontrol
yang bekerja ada kinerja kontrol yang diingkinkan dengan rugi minimal,
namun tetap, walau adanya noise tersebut.
25
BAB III
PENUTUP
3.1
Kesimpulan
1. Teori Kontrol merupakan suatu ilmu yang mempelajari tentang perilaku
sistem dinamis yang mempunyai input, dan bagaimana perilaku tersebut
dimodifikasi melalui umpan balik..
2. Mikroprosesor adalah sebuah komponen rangkaian elektronik terpadu
yang terdiri dari rangkaian aritmatik, logik dan kontrol yang diperlukan
untuk menjalankan fungsi-fungsi sebuah CPU (Central Processing Unit)
dari sebuah komputer digital.
3. Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai
masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan
dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya
membaca dan menulis data
4. Programmable Logic Controllers (PLC) adalah komputer elektronik yang
mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk
berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam.
5. Fungsi utama dari PC adalah untuk mengolah data input dan
menghasilkan output berupa data/informasi sesuai dengan keinginan user
(pengguna)
6. Kendali
on-off
merupakan
metode
pengendali
dengan
elemen
pembangkitnya hanya memiliki dua posisi tertentu, yaitu keadan ON dan
keadaan OFF.
7. Merupakan kontroler untuk menentukan kepresisian dari suatu system,
dengan memanfaatkan 3 buah cara pengaturan yakni kontrol Proportion,
Integral dan Derivative, dan menghasilkan keluaran dengan keuntungan
dari tiap kontrol tersebut.
26
8. Kendali cerdas merupakan metode kontrol yang menggunakan berbagai
pendekatan
perhitungan
dengan
menggunakan
kecerdasan
buatan
(Artificial Intelligence)
9. Kendali optimal adalah proses untuk menentukan suatu kontrol pada
system dinamis selama waktu yang diberikan untuk meminimalisirkan
indeks kinerja-nya.
10. Kendali adaptif adalah kendali yang dapat beradaptasi terhadap
perubahan, baik terhadap lingkungan eksternal maupun internalnya, untuk
mempertahankan kinerja dan stabilitas sistem dengan memodifikasi
parameter dari sistem tersebut.
11. Metode kontrol robust adalah metode yang mengatasi masalah
ketidakjelasan dan didesain agar dapat berfungsi sesuai dengan yang
diinginkan, selama parameter yang tidak jelas tersebut masih masuk dalam
batasan yang telah diperhitungkan
12. Adalah suatu kendali yang mengurusi tentang keberadaan dari suatu
ketidakjelasan (uncertainty) baik pada pengamatan data maupun pada
sesuatu yang memiciu evolusi dari data tersebut.
27
DAFTAR PUSTAKA
http://en.wikipedia.org/wiki/Control_theory
http://cahangkon.blogspot.com/2012/04/mikroperosesor.html
http://ilmanopudi.blogspot.com/2013/01/plc-programmable-logic-controller.html
http://pakdevakeren.blogspot.com/2013/08/pengertian-dan-fungsi-personalcomputer.html
http://putraekapermana.wordpress.com/2013/11/21/pid/
http://en.wikipedia.org/wiki/Neural_networks
http://fahmizaleeits.wordpress.com/tag/logika-fuzzy-adalah-suatu-proses/
http://en.wikipedia.org/wiki/Optimal_control
http://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_control
http://electrical.arifhidayatullah.com/2012/12/pengertian-kendali-adaptif.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Robust_control
http://en.wikipedia.org/wiki/Stochastic_control