BAB I

PENDAHULUAN

I.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 metode-

metode kontrol yang dapat digunakan dalam mengendalikan suatu sistem.

I.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

II.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

II.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 yang mampu

melaksanakan fungsi suatu unit pemroses sentral, CPU.

Gambar 2.2 Mikroprosesor

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 diubah-

ubah fungsi atau kegunaannya.

Logic, menunjukkan kemampuan dalam memproses input secara

aritmatik dan logic (ALU), yakni melakukan operasi

membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, 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 masing-

masing 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 pemilihan Ki yang tidak tepat dapat

menyebabkan respon transien yang tinggi sehingga 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. Ciri-

ciri 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 baik-

tidaknya 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 lup-

tertutup 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

III.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_theoryhttp://cahangkon.blogspot.com/2012/04/mikroperosesor.htmlhttp://ilmanopudi.blogspot.com/2013/01/plc-programmable-logic-controller.htmlhttp://pakdevakeren.blogspot.com/2013/08/pengertian-dan-fungsi-personal-computer.htmlhttp://putraekapermana.wordpress.com/2013/11/21/pid/http://en.wikipedia.org/wiki/Neural_networkshttp://fahmizaleeits.wordpress.com/tag/logika-fuzzy-adalah-suatu-proses/http://en.wikipedia.org/wiki/Optimal_controlhttp://en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_controlhttp://electrical.arifhidayatullah.com/2012/12/pengertian-kendali-adaptif.htmlhttp://en.wikipedia.org/wiki/Robust_controlhttp://en.wikipedia.org/wiki/Stochastic_control