SISTEM
MK Konsep Teknologi
SISTEM
SISTEM = JALINAN DARI BERBAGAI BAGIAN YANG BERINTERAKSI
SISTEM DITANDAI DENGAN MASUKAN DAN KELUARAN
MK Konsep Teknologi
CONTOH-2 :
MASUKAN SISTEM KELUARAN
suhu air makanan ikan Ikan muda dari pembibitan
peternakan ikan
ikan untuk dijual
Dalam hal ini : SISTEM = PETERNAKAN IKAN
SISTEM
CONTOH-1 :
MASUKAN SISTEM KELUARAN
Penekanan
pedal gas mobil kecepatan
Dalam hal ini : SISTEM = MOBIL
MK Konsep Teknologi
SISTEM
==============================================================
MASUKKAN DAPAT JUGA BERBENTUK ABSTRAK (BUKAN BENDA FISIK) Misalnya dalam contoh peternakan ikan di atas :
• Program panen ikan --- > berapa kali panen pertahun, bertepatan dengan musim apa, dst
• Cara penangkapan --- > menggunakan alat/metoda apa berapa hari dilakukan, dst
---BAGAIMANA DAPAT MEMBEDAKAN MASUKAN DAN KELUARAN? Masukan --- > Sebab (eksitasi, penggerak, instruksi,
sasaran/kriteria) Keluaran --- > Akibat (respons)
==============================================================
SISTEM
UNTUK SISTEM YANG SAMA, MASUKAN DAN KELUARAN DAPAT
BERBEDA KARENA TERGANTUNG PADA MASALAH YANG INGIN DITINJAU
Contoh : Kecepatan mobil Mobil dan jalan Pemakaian bahan bakar Jumlah bahan bakar Mobil dan jalan Jarak yang ditempuh
MK Konsep Teknologi
SISTEM
MENGAPA PERLU MEMPELAJARI SISTEM?
UNTUK MEMAHAMI SISTEM :
- Bagaimana hubungan antara masukan dan keluaran TOTAL
- Bagaimana hubungan antara masukan dan keluaran
masing-masing sub sistem
- Bagaimana keluaran suatu subsistem menjadi masukan
subsistem lainnya
- Mendapatkan gambaran menyeluruh (overview) yang jelas
- Memperkirakan kemungkinan dimana dapat timbul “masukan
gangguan”
SISTEM
BERDASARKAN ITU :
Dapat mengadakan perubahan untuk memperoleh keluaran
total yang dikehendaki (menyempurnakan performansi sistem)
CONTOH PENYEMPURNAAN PERFORMANSI (UNTUK KERJA,
PENAMPILAN) :
- mempertinggi produksi ikan
- menghemat pemakaian bahan bakar mobil
- mempertinggi kecepatan mobil
MK Konsep Teknologi
SISTEM
PERANAN MODEL DALAM MEMPELAJARI SISTEM :
- Dengan pemodelan masalah diwakili oleh diagram kotak yang mempunyai masukan dan keluaran
- Hubungan antara masukan dan keluaran dinyatakan secara matematis
CONTOH PENTINGNYA MODEL DALAM MEMPELAJARI SISTEM :
Proyek T waktu (hari) penyelesaian proyek N jumlah pekerja Model grafis perubahan N terhadap T T T1 T2
MK Konsep Teknologi
50
SISTEM
N T
LEBIH LANJUT :
Proyek saat ini berjalan dengan 40 pekerja, kemudian proyek diinginkan selesai dalam 50 hari
N T 40 60 C 50 60 40 45 33
JikaModel Ayang tepat, harus ditambahkan 5 pekerja
JikaModel Byang tepat, jumlah pekerja harus dikurangi 7 orang
A B
---BERARTI MODEL ITU PENTING DALAM PENDEKATAN SISTEM
---MK Konsep Teknologi
SISTEM
SISTEM DAPAT MENJADI LEBIH KOMPLEKS Misalnya :
PENGAMATAN
POSISI MOBIL PENGEMUDI
PENEKANAN PEDAL GAS KECEPATAN MOBIL MOBIL DAN JALAN POSISI BARU MOBIL ROUTE PERJALANAN
Diagram kotak suatu sistem dapat merupakan rangkaian seri, paralel, atau gabungan seri dan paralel (misalnya pengemudi secara simultan menekan pedal gas sambil memutar kemudi, setelah itu melakukan gerakan tunggal memindahkan tuas persneling)
SISTEM
CONTOH : SISTEM PENYEJUK UDARA (AC)
4 5 6 7
3
1 2
1 = SUHU RUANGAN YANG DIKEHENDAKI 2 = SUHU RUANGAN YANG SEBENARNYA 3 = TERMOMETER DI DALAM TERMOSTAT 4 = PENGUKUR PERBEDAAN SUHU
5 = SAKELAR UNTUK MENYALAMATIKAN MOTOR PENYEJUK 6 = MOTOR PENYEJUK UDARA
7 = BAGIAN EVAPORATOR DARI PENYEJUK UDARA BESERTA RUANGANNYA
MK Konsep Teknologi
SISTEM
SEMAKIN LENGKAP DAN TELITI PENGGAMBARAN SISTEM, SEMAKIN MUDAH USAHA PENYEMPURNAAN PERFORMANSINYA
BAGAIMANA MENGGAMBARKAN SISTEM DENGAN LENGKAP DAN TELITI ITU ?
PETUNJUK
• Sistem berfungsi untuk apa? (untuk pendinginan, pemindahan posisi, kecepatan tinggi, dll)
• Apakah masukan dan keluaran penting?
• Bagaimana keluaran ditentukan oleh masukan?
KEMUDIAN UNTUK MENYEMPURNAKAN PERFORMANSI :
• Bagaimana mengubah hubungan masukan dan keluaran?
• Apakah masukan dapat dikontrol?
SISTEM
CATATAN TENTANG MASUKAN DAN KELUARAN :
- Tidak selalu sesuatu yang diberikan/dimasukkan itu merupakan masukan sistem
- Tidak selalu sesuatu yang dihasilkan merupakan keluaran sistem
- Yang benar adalah : KELUARAN = SASARAN YANG DITINJAU MASUKAN = PENYEBABNYA
- CONTOH :
Kecepatan mobil Mobil dan jalan Kebutuhan bahan bakar Jumlah penduduk ? Pangan yang dikonsumsi
- Tidak selalu sistem hanya mempunyai satu masukan dan satu keluaran
- Sering dijumpai : sistem mempunyai banyak masukan dan banyak keluaran (multi input multi output)
MK Konsep Teknologi
SISTEM
==============================================================
RINGKASAN
1. SISTEM = JALINAN BAGIAN-BAGIAN YANG
BERINTERAKSI
2. SISTEM DITANDAI OLEH MASUKAN DAN KELUARAN
3. ANALISIS SISTEM BERGUNA UNTUK
MENYEMPURNAKAN PERFORMANSI SISTEM
4. SISTEM PERLU DIGAMBARKAN DENGAN LENGKAP
DAN TELITI
==============================================================
SISTEM
BEBERAPA SISTEM DASAR :
- SCALOR
- ADDER
- INTEGRATOR
- DLL
BANYAK DIJUMPAI DALAM BERBAGAI SISTEM
MERUPAKAN KOMPONEN PENTING DALAM
KOMPUTER ANALOG
MK Konsep Teknologi
SISTEM
SCALOR
KELUARAN SAMA DENGAN SUATU KONSTANTA KALI MASUKAN
MASUKAN X SCALOR K KELUARAN Y Y = K.X
MK Konsep Teknologi
SISTEM
ADDER
KELUARAN MERUPAKAN PENJUMLAHAN DARI DUA/LEBIH MASUKAN
MASUKAN X ADDER KELUARAN Y Y = X + U MASUKAN U
MK Konsep Teknologi
SISTEM
CONTOH
Mencari IQ rata-rata dari 500 mahasiswa baru berdasarkan syarat
penerimaan yaitu yang diterima hanya mereka dengan IQ = 120 dan IQ = 105
jumlah mahasiswa dengan IQ 105 ADDER IQ rata-rata SCALOR 105/500 jumlah mahasiswa dengan IQ 120 SCALOR 120/500
MK Konsep Teknologi
SISTEM
INTEGRATOR
KELUARAN MERUPAKAN INEGRASI DARI MASUKAN, ATAU MASUKAN MERUPAKAN LAJU PERUBAHAN DARI KELUARAN
MASUKAN X INTEGRATOR KELUARAN Y Y = ∫ X.dt + Y0 Y0 = harga awal Y Y0
MK Konsep Teknologi
SISTEM
CONTOH 1 : PENGISIAN RESERVOIR
Penambahan air
Q (liter/detik) INTEGRATOR
Volume awal pada jam 8 pagi
volume air dalam reservoir V
SISTEM
CONTOH 2 :
PERCEPATAN, KECEPATAN DAN POSISI MOBIL
percepatan INTEGRATOR kecepatan awal kecepatan INTEGRATOR posisi awal posisi
MK Konsep Teknologi
SISTEM
CONTOH 3 : KEPENDUDUKAN
Pertambahan penduduk pertahun (p) INTEGRATOR P0= 160 juta pada 1984 Jumlah penduduk (Populasi = P) P = P0 + pMK Konsep Teknologi
SISTEM
SISTEM YANG TIDAK SEDERHANA :
KEPENDUDUKAN
Perubahan disebabkan oleh : KELAHIRAN KEMATIAN IMIGRASI EMIGRASI JUMLAH KELAHIRAN ADDER POPULASI (P) JUMLAH KEMATIAN P0 -1
MK Konsep Teknologi
SISTEM
SISTEM YANG TIDAK SEDERHANA :
KEPENDUDUKAN
KELAHIRAN PER TAHUN ADDER POPULASI (P) KEMATIAN PER TAHUN P0 -1 INTEGRATOR INTEGRATORMK Konsep Teknologi
SISTEM
ADDER P I - E P0 -1 INTEGRATOR INTEGRATOR INTEGRATOR M L IP NP L = angka kelahiran M = angka kematianI = imigrasi per tahun E = emigrasi per tahun
MK Konsep Teknologi
SISTEM
ADDER P -1 INTEGRATOR M POLUSI (PENCEMARAN) PERSEDIAAN MAKANANLEBIH LANJUT LEBIH RUMIT
SISTEM
DAN
UMPAN BALIK
ARTI
Hubungan dari beberapa kejadian yang berbeda dan kadang-kadang dalam suatu cara yang rumit (complicated), mereka saling mempengaruhi
KATA KUNCI
hubungan, kejadian-kejadian, rumit, saling pengaruh
CIRI SISTEM
Beberapa sebab berbeda bersama-sama mempengaruhi akibat keseluruhan dan memberikan hasil akhir
Masukan/Input = Penyebab
Keluaran/Output = Hasil Akhir
MK Konsep Teknologi
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
SISTEM TERBUKA (OPEN LOOP SYSTEM)
INPUT ELEMEN KENDALI ELEMEN SISTEM OUTPUT
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
INPUT ELEMEN SISTEM OUTPUT E = I - O ERROR/ SIMPANGAN O Umpan balik Pemroses Sinyal
MK Konsep Teknologi
Contoh sistem yang
menggunakan umpan balik
:
MK Konsep Teknologi
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
INPUT ELEMEN SISTEM OUTPUT E = I - O ERROR/ SIMPANGAN O Umpan balik Pemroses Sinyal
Pemroses sinyal = komparator / pembanding
• Umpan balik merupakan ciri khas dari sistem yang mempunyai
sasaran, pengaturan/pengendalian
• Umpan balik digunakan sebagai sinyal yang
mengendalikan/mengatur sistem
• Error digunakan sebagai sinyal penggerak pengendalian
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
INPUT Skalor 100 OUTPUT X error X-(Y/10) Y/10 pembandingBila sistem berfungsi dengan baik, maka akan diperoleh output:
Skalor 10 1 10 Y Y = 1000(X-(Y/10)) = 1000X – 100Y 101Y = 1000X Y = (1000/101)X ≈ 10X penguat
Seandainya penguatan berkurang sebesar 10% (penguatan tinggal 900 kali), maka akan diperoleh output sebesar
Y = 900(X-(Y/10)) = 900X – 90Y 91Y = 900X Y = (900/91)X ≈ 10X
Tampak disini bahwa output tidak terpengaruh !!
MK Konsep Teknologi
Cobalah dihitung berapa besarnya penurunan penguatan, pada saat output Y berkurang 10% (artinya Y = 9X) !
Jawab :
Y = G(X-(Y/10))
9X = G(X-(9X/10)) = GX – 0,9X = 0.1GX G = 90
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
INPUT Skalor 100 OUTPUT X error X-(Y/10) Y/10 pembanding Skalor 10 1 10 Y penguat
MK Konsep Teknologi
PENGENDALIAN SISTEM
TERHADAP GANGGUAN LUAR
SISTEM TANPA UMPAN BALIKSkalor 2 input X adder 2X Skalor 10 2X+U gangguan U 20X+10U output Y
Sistem dirancang sebagai penguat dengan konstanta penguat 20 artinya bila diberikan input sebesar X, diharapkan output adalah : Y = 20 X
Tetapi karena adanya gangguan luar sebesar U terhadap sistem, maka otuput yang dihasilkan adalah : Y = 20 X + 10 U
MK Konsep Teknologi
Skalor 2
PENGENDALIAN SISTEM
TERHADAP GANGGUAN LUAR
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
INPUT Skalor A OUTPUT X (1) BY pembanding ADDER Skalor B Y gangguan U Skalor 100 (2) (3) (4) (5) (1) error = X – BY (2) A (X – BY) (3) 2A (X – BY) (4) 2A (X – BY) + U (5) Y = 20 (A (X - BY)) + 10U = X + U20 A 10 1 + 20 AB 1 + 20 AB
MK Konsep Teknologi
Bila diinginkan pengaruh gangguan ditekan sampai 1/40 kali dibandingkan dengan saat sistem tidak menggunakan umpan balik, maka:
1 + 20 AB = 40 dan A / (1 + 20 AB) = 1
artinya : A = 40 dan 1 + 20 AB = 40, jadi B = (39/800) sehingga :
Y = 20 X + (1/40) 10 U Skalor
2
PENGENDALIAN SISTEM TERHADAP GANGGUAN DI DALAM
SISTEM (INTERNAL)
Æ KOMPENSASI OTOMATIS
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
Skalor A OUTPUT (1) pembanding ADDER Skalor B Y gangguan U Skalor 100 (2) (3) (4) (5) INPUT X BY
MK Konsep Teknologi
PENGENDALIAN SISTEM TERHADAP GANGGUAN DI DALAM
SISTEM (INTERNAL)
Æ KOMPENSASI OTOMATIS
SISTEM TANPA UMPAN BALIK
Æ Rawan terhadap kelemahan internal
Diinginkan bila diberikan input sebesar X, akan diperoleh output
Y = 10X
Bila penguat G mengalami penurunan sebesar 10%,
artinya bilai G = 9, maka diperoleh output Y = 9X
Æ jadi output juga turun sebesar 10%
Penguat G = 10 Input X Output Y
MK Konsep Teknologi
UMPAN BALIK NEGATIF DAN POSITIF
Umpan Balik Negatif
Bila O dijumlahkan pada I, akan terjadi umpan balik positif
E membesar
Æ dikuatkan Æ diumpanbalikkan Æ meledak
(membesar tidak terkendali)
Umpan Balik Positif
Input error E = I - O Output sistem + -Input error E = I + O Output sistem + +
MK Konsep Teknologi
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
DIPERLAMBAT (DELAY)
Perlambatan tidak disengaja
- kelambatan mengindera output
- kelambatan mengirim sinyal ke komparator Æ dapat berakibat fatal
Contoh :
- mencampur air panas dan dingin ke dalam bath tube - dropping beras BULOG ke pasar untuk menurunkan harga
Perlambatan disengaja
Æ untuk mendapatkan output yang berubah dengan input yang sama
INPUT
KOMPARATOR PROSES OUTPUT
PERLAMBATAN sinyal error
KETIDAKSTABILAN DALAM
SISTEM BERUMPANBALIK
Disamping beberapa keberhasilan sistem berumpanbalik seperti yang telah diuraikan di muka, ada hal-hal yang bersifat negatif, seperti:
- sistem menjadi lebih rumit
- ada kemungkinan sistem menjadi tidak stabil Contoh :
Lintasan mobil pada tikungan
Kemudi kurang membelok (under steering)
Kemudi terlalu membelok (over steering)
Ledakan bom hidrogen
Ledakan populasi cecak di Bermuda, yang semula digunakan untuk mengatasi gangguan nyamuk
MK Konsep Teknologi
PEMANFAATAN
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
MEMBUAT OUTPUT SAMA DENGAN INPUT
Contoh :
Error = input – output Æ O = K(I – O) O = KI – KO O + KO = KI O (K + 1) = KI O = { K / (K + 1) } I Bila K >>>, maka O ≈ I INPUT I PEMBANDING OUTPUT O SKALOR K ERROR I - O Umpan Balik
MK Konsep Teknologi
Masalah penetapan produksi
harga rata-rata sepatu yang diinginkan komparator harga sepatu yang sebenarnya pasar error jumlah pabrik jumlah produksiv acuan mesin dan elemen v kendaraan transmisi v error pedal gas speedometer angka (km/jam) sumbu putaran roda
