Sistem Kendali Simulasi (Karakteristik, Aspek, dan Jenis Sistem Kendali)

Pemodelan sistem merupakan suatu tahap awal yang dikerjakan dalam pembuatan suatu rekayasa perangkat lunak atau software dari suatu sistem yang akan di simulasikan atau ditiru. 

Pada artikel postingan sebelumnya telah dibahas dasar, konsep, tahapan, dan tujuan imitasi sistem riil ke sistem simulasi komputer digital. Jika belum mengetahui, silakan disimak dahulu di tautan tersebut.

Perkembangan sistem kontrol atau kendali otomatik dalam dunia industri yang sudah berproses menjadi  dewasa ini telah melahirkan banyak temuan-temuan baru tentang persoalan konsep dan prinsip kerja dari berbagai sistem yang digunakan di dalam industri itu sendiri untuk melaksanakan proses produksinya. 

Beberapa sistem yang terdapat di sekeliling kita dapat didefinisikan sebagai berikut: 

1. Sistem Linier

Definisi sistem linier merupakan suatu sistem yang mempunyai persamaan model yang linier dengan menerapkan prinsip superposisi. Definisi prinsip superposisi menyatakan respons yang dihasilkan oleh penggunaan secara serentak dua buah fungsi penggerak yang berbeda adalah sama dengan jumlah dari dua buah respons individualnya. Oleh karenanya, pada sistem linier, respons terhadap beberapa masukan dapat dihitung dengan cara mencari respons terhadap tiap-tiap masukan dan menjumlahkan hasilnya. Prinsip ini memungkinkan kita untuk menyusun jawaban yang kompleks pada persamaan-persamaan diferensial linier dari beberapa jawaban yang sederhana. Pada penyelidikan sistem dinamik secara eksperimental, jika sebab dan akibat adalah sebanding, maka akan berlaku sistem superposisi sehingga sistem tersebut dapat dianggap linier.

2. Sistem Non Linier

Sistem non linier adalah sistem yang dinyatakan oleh persamaan non linier dan tidak dapat menerapkan prinsip superposisi. Beberapa kurva karakteristik ketidak linieran diperlihatkan pada gambar di bawah.

Beberapa contoh persamaan non linier adalah :

A = Sin B

Z = A² + B³

(a) Ketidaklinieran saturasi, (b) Ketidaklinieran daerah mati, (c) Ketidaklinieran hukum kuadrat 

3. Sistem kendali dengan Lup Terbuka

Sistem kendali dengan lup terbuka adalah suatu sistem kendali yang keluarannya tidak di umpan balikkan dengan masukannya. Sehingga untuk setiap masukan acuan (set point), kondisinya tidak akan berubah (tetap). Respons keluaran yang demikian itu tergantung dari keadaan dari kalibrasi sistem kendali itu sendiri. Manakala, penalaan parameter sistem adalah benar dan stabil maka sistem itu akan bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Tetapi manakala penalaan parameter sistem tidak tepat atau bahkan terjadi suatu gangguan (disturbance) pada sistem maka sistem itu tidak dapat bekerja seperti apa yang diinginkan. 

4. Sistem Kendali dengan Lup Tertutup

Sistem kendali lup tertutup adalah suatu sistem kendali yang keluarannya dapat di umpan balikkan dengan masukannya. Sehingga untuk setiap masukan acuan (set point), kondisinya akan selalu berubah sesuai dengan nilai masukan acuan yang diberikan pada sistem tersebut. Dalam hal ini, sistem kendali dengan lup tertutup biasanya tidak peka terhadap perubahan yang terjadi pada sistem, baik itu perubahan yang disebabkan oleh karena gangguan eksternal maupun internal sistem. Hal itu disebabkan karena adanya penalaan yang sedemikian rupa pada sistem kendali lup tertutup yang ditujukan agar jika sewaktu-waktu terjadi perubahan yang mendadak / tidak dapat diramalkan pada sistem tersebut maka dengan cepat sistem merespons keluaran yang kemudian akan dibandingkan dengan masukan acuan untuk menghasilkan suatu nilai yang dikehendaki. 

Karakteristik Sistem Kendali Otomatik

Beberapa karakteristik yang penting dari sistem kendali otomatik adalah :

1. Sistem kendali otomatik merupakan sistem dinamis (berubah terhadap waktu) yang dapat berbentuk linier dan non linier. 
2. Bersifat menerima informasi, memprosesnya, mengolahnya, dan mengembangkannya. 
3. Komponen/unit yang membentuk sistem kendali ini akan saling berinteraksi 
4. Bersifat mengembalikan sinyal ke bagian masukan (feedback) dan ini digunakan untuk memperbaiki sifat sistem. 
5. Karena adanya pengembalian sinyal ini (sistem umpan balik) maka pada sistem kendali otomatik selalu terjadi maslah stabilisasi.

Pemakaian Sistem kendali Otomatik

Pemakaian atau penggunaan dari sistem kendali otomatik ini dikelompokkan menjadi sebagai berikut :

• Transportasi
• Servomechanism
• Pengontrolan numerik
• Pembangkit tenaga listrik (kontrol pendistribusian tenaga)
• Pengotrolan proses, dll

Area Kerja Simulasi Digital Komputer

Eksperimen Langsung dan Tidak Langsung

Eksperimen langsung dan tidak langsung merupakan suatu cara yang digunakan untuk memperoleh gambaran dan informasi secara lengkap dari system yang ingin disimulasikan. Bila diinginkan data yang benar-benar valid maka yang lebih tepat adalah eksperimen langsung terhadap system realnya, karena jika kita bereksperimen terhadap model system maka akan timbul kendala apabila model tersebut tidak menggambarkan system realnya secara utuh.

Model Fisik dan Model Matematik

Model system dapat berwujud secara fisik maupun dalam bentuk formula matematik. Pada umumnya model matematik selalu dapat memberikan hasil yang menjanjikan, karena model matematik yang sempurna akan dapat memberikan informasi dan pada akhirnya akan dapat menunjukkan kinerja dari system nyatanya secara tepat.

Penyelesaian Analitik dan dengan Simulasi

Penyelesaian analitik dan dengan simulasi merupakan bagian tahapan selanjutnya manakala model fisik maupun model matematik system selesai dibuat. Jika model system cukup sederhana maka penyelesaian secara analisis mudah dilakukan, namun bila model system cukup kompleks maka penyelesaian simulasi dengan menggunakan computer akan lebih membantu. 

Simulasi computer adalah suatu metode yang mana metode itu dengan sendirinya harus disesuaikan dengan karakteristik system real yang di buat simulasinya. Banyaknya karakteristik system yang ada di sekeliling kita akan memunculkan bermacam-macam simulasi, diantarinya adalah:

• Simulasi system dinamis : merupakan model simulasi yang dapat merepresentasikan system yang berubah-ubah sepanjang waktu.
• Simulasi system diskrit: merupakan system yang perubahan state Nya terjadi pada waktu-waktu diskrit.
• Simulasi system kontinu: merupakan system yang perubahan state Nya terjadi secara kontinu.
• Simulasi system probabilistic: merupakan system dengan kejadian yang probabilistic. 

Aspek-aspek Dasar Sistem Simulasi 

Aspek-aspek yang mendasar bagi kajian simulasi suatu system adalah:

1. Aspek Pemodelan System

Dilakukan untuk membuat representasi system dalam bahasa/bentuk tertentu, sehingga dengan perwujudan representasi itu maka segala bentuk analisis dan pembahasan atas sistem dapat dilakukan.

2. Aspek Pemrograman Komputer

Dilakukan untuk menyelesaikan persoalan model matematika system ke dalam bentuk program computer, sehingga program tersebut dapat menirukan perilaku system riilnya. 

3. Aspek Percobaan (Statistik)

Dilakukan untuk mengolah data keluaran simulasi agar dapat menunjukan keluaran yang benar dan tidak menyesatkan.