Mengenal Lebih Dekat Teknik Rekayasa Sistem Kontrol

Dipublikasikan oleh Muhammad Ilham Maulana

27 Maret 2024, 09.49

Sumber: en.wikipedia.org

Rekayasa kontrol atau yang dikenal juga sebagai teknik rekayasa sistem kontrol adalah disiplin ilmu teknik yang berurusan dengan sistem kontrol, mengaplikasikan teori kontrol untuk merancang peralatan dan sistem dengan perilaku yang diinginkan di lingkungan kontrol. Biasanya, ilmu ini diajarkan bersama dengan teknik elektro dan teknik mesin di banyak institusi di seluruh dunia.

Praktiknya menggunakan sensor dan detektor untuk mengukur kinerja keluaran dari proses yang dikendalikan; pengukuran ini digunakan untuk memberikan umpan balik korektif yang membantu mencapai kinerja yang diinginkan. Sistem yang dirancang untuk berfungsi tanpa memerlukan masukan manusia disebut sistem kontrol otomatis (seperti kontrol kecepatan pada mobil). Multi-disiplin dalam alam, aktivitas rekayasa sistem kontrol fokus pada implementasi sistem kontrol yang sebagian besar berasal dari pemodelan matematika berbagai sistem.

Rekayasa kontrol modern adalah bidang studi yang relatif baru yang mendapatkan perhatian signifikan selama abad ke-20 dengan kemajuan teknologi. Ini dapat secara luas didefinisikan atau diklasifikasikan sebagai aplikasi praktis dari teori kontrol. Rekayasa kontrol memainkan peran penting dalam berbagai sistem kontrol, mulai dari mesin cuci rumah tangga hingga pesawat tempur berkinerja tinggi. Ini berusaha memahami sistem fisik, menggunakan pemodelan matematika, dalam hal masukan, keluaran, dan berbagai komponen dengan perilaku yang berbeda; menggunakan alat desain sistem kontrol untuk mengembangkan pengontrol untuk sistem tersebut; dan mengimplementasikan pengontrol dalam sistem fisik dengan menggunakan teknologi yang tersedia.

Rekayasa kontrol adalah disiplin rekayasa yang berfokus pada pemodelan berbagai sistem dinamis (misalnya, sistem mekanik) dan desain pengontrol yang akan menyebabkan sistem ini berperilaku sesuai dengan yang diinginkan. Meskipun pengontrol tersebut tidak harus listrik, banyak yang demikian, dan oleh karena itu rekayasa kontrol sering dilihat sebagai sub-bidang dari teknik elektro.

Sirkuit listrik, prosesor sinyal digital, dan mikrokontroler semua dapat digunakan untuk mengimplementasikan sistem kontrol. Rekayasa kontrol memiliki berbagai aplikasi mulai dari sistem penerbangan dan propulsi pesawat komersial hingga kontrol kecepatan yang hadir dalam banyak mobil modern.

Dalam kebanyakan kasus, insinyur kontrol menggunakan umpan balik saat merancang sistem kontrol. Hal ini sering dilakukan menggunakan sistem pengontrol PID. Sebagai contoh, dalam mobil dengan kontrol kecepatan, kecepatan kendaraan terus-menerus dipantau dan diberikan kembali ke sistem, yang menyesuaikan torsi motor sesuai. Di mana ada umpan balik reguler, teori kontrol dapat digunakan untuk menentukan bagaimana sistem merespons umpan balik tersebut. Dalam hampir semua sistem tersebut, stabilitas penting dan teori kontrol dapat membantu memastikan stabilitas tercapai.

Meskipun umpan balik adalah aspek penting dari rekayasa 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. Salah satu perangkat kontrol pertama yang tercatat adalah jam air Ktesibios di Aleksandria, Mesir, sekitar abad ke-3 SM. Perangkat ini berhasil mengatur waktu dengan mengatur tingkat air dalam wadah dan aliran air dari wadah tersebut.

Seiring waktu, perkembangan sistem kontrol mengalami berbagai tonggak sejarah, seperti regulasi suhu pada tungku oleh Drebbel sekitar tahun 1620 dan governor bola terbang untuk mengatur kecepatan mesin uap oleh James Watt pada tahun 1788.

Pada tahun 1868, James Clerk Maxwell mengemukakan teori kontrol dalam makalahnya "On Governors", yang menguraikan instabilitas yang ditunjukkan oleh governor bola terbang menggunakan persamaan diferensial. Ini menandai awal dari teori kontrol matematis.

Selama satu abad berikutnya, teori kontrol mengalami kemajuan signifikan dengan perkembangan teknologi matematika baru dan teknologi elektronik. Ini memungkinkan pengendalian sistem dinamis yang jauh lebih kompleks daripada governor bola terbang asli.

Sebelum menjadi disiplin ilmu yang unik, rekayasa kontrol biasanya dipraktikkan sebagai bagian dari rekayasa mesin dan teori kontrol dipelajari sebagai bagian dari rekayasa listrik. Kontrol mekanis dan elektromekanis menjadi umum pada masa itu.

Dengan kemajuan teknologi, sistem kontrol modern telah membantu mewujudkan perjalanan antariksa, pesawat terbang yang lebih aman dan efisien, mesin mobil yang lebih bersih, dan proses kimia yang lebih efisien dan ramah lingkungan.

Peran Sistem Kontrol dalam Masa Kini

Sistem kontrol merupakan tulang punggung di balik berbagai perangkat dan sistem yang kita gunakan sehari-hari. Dari pengatur suhu rumah hingga sistem kontrol industri yang kompleks, sistem kontrol memastikan bahwa perangkat atau sistem beroperasi sesuai dengan yang diinginkan.

Dalam dunia rekayasa kontrol, kita berbicara tentang bagaimana suatu sistem mengelola, mengarahkan, atau mengatur perilaku perangkat lainnya menggunakan loop kontrol. Ini bisa berupa kontroler pemanas rumah tunggal menggunakan termostat untuk mengendalikan boiler rumah tangga, hingga sistem kontrol industri besar yang digunakan untuk mengatur proses atau mesin.

Teori kontrol, merupakan cabang dari rekayasa kontrol dan matematika terapan, berfokus pada pengembangan model atau algoritma yang mengatur penerapan masukan sistem untuk mendorong sistem ke keadaan yang diinginkan, sambil meminimalkan keterlambatan, overshoot, atau kesalahan keadaan mantap dan memastikan tingkat stabilitas kontrol. Ini berlaku untuk berbagai industri, mulai dari penerbangan, manufaktur, hingga komunikasi, dan telah menciptakan bidang baru seperti robotika.

Saat ini, banyak sistem kontrol yang dikendalikan oleh komputer dan terdiri dari komponen digital dan analog. Oleh karena itu, pada tahap desain, komponen digital dimapping ke dalam domain kontinu dan desain dilakukan di sana. Teknik desain telah berkembang dari desain manual berbasis kertas dan penggaris ke desain berbantuan komputer, bahkan menjadi desain berbasis komputer otomatis atau CAD yang memungkinkan oleh komputasi evolusioner.

Selain itu, sistem kontrol yang tangguh juga telah berkembang, fokusnya tidak hanya pada mengatasi gangguan yang direncanakan tetapi juga mencoba mengatasi berbagai jenis gangguan tak terduga, termasuk tindakan manusia yang tidak diinginkan. Ini menunjukkan betapa pentingnya peran sistem kontrol dalam mengelola kompleksitas teknologi modern kita.


Disadur dari: en.wikipedia.org/wiki/Control_engineering