MAKALAH
CONTOH SISTEM KENDALI LOOP TERBUKA DAN LOOP TERTUTUP
KELOMPOK:
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SAM RATULANGI MANADO
2024
1. Christian Runtunuwu 220211030089 2. Risthmanto Paliling 220211030032 3. Ronald Christian Yohanis 220211030033 4. Tesalonika Mewengkang 220211030107
5. Toar Wilar 220211030036
KATA PENGANTAR
Puji Syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas Rahmat dan karunia-Nya, kami dapat menyelesaikan makalah ini dengan baik.
Penyusunan makalah ini bertujuan untuk memberikan pemahaman yang lebih mendalam mengenai dua jenis sistem kendali yang umum digunakan, yaitu sistem kendali loop terbuka dan loop tertutup. Dengan memahami konsep dasar serta perbandingan antara kedua sistem kendali ini, diharapkan pembaca dapat memahami keunggulan dan kelemahan masing-masing serta penerapannya dalam berbagai bidang teknik.
Kami menyadari bahwa penyusunan makalah ini tidak lepas dari berbagai keterbatasan dan kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan guna perbaikan di masa yang akan datang.
Akhir kata, kami berharap agar makalah ini dapat diterima dengan baik dan menjadi bahan rujukan yang berguna bagi pembaca. Segala kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan untuk penyempurnaan di masa mendatang.
Hormat kami,
Kelompok 13
Daftar Isi
KATA PENGANTAR ... 2
BAB I ... 4
PENDAHULUAN... 4
BAB II ... 5
PEMBAHASAN ... 5
BAB III ... 12
PENUTUP ... 12
SUMBER REFERENSI ... 13
BAB I PENDAHULUAN
Sistem kendali merupakan konsep penting dalam dunia teknik yang berperan dalam mengatur dan mengontrol berbagai sistem secara otomatis. Dengan adanya sistem kendali, berbagai proses dapat dijalankan dengan lebih efisien dan akurat. Dalam konteks ini, terdapat dua pendekatan utama yang sering digunakan, yaitu sistem kendali loop terbuka dan loop tertutup.
Sistem kendali loop terbuka dan loop tertutup memiliki prinsip kerja yang berbeda, serta masing-masing memiliki kelebihan dan kelemahan. Oleh karena itu, pemahaman yang baik mengenai kedua konsep ini sangat penting bagi para insinyur dan praktisi teknik.
Dalam makalah ini, kami akan membahas secara mendalam mengenai contoh sistem kendali loop terbuka dan loop tertutup. Kami akan menguraikan prinsip dasar dari masing-masing sistem, karakteristiknya, serta memberikan beberapa contoh aplikasi dalam kehidupan sehari-hari.
Dengan demikian, diharapkan pembaca akan mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana kedua jenis sistem kendali ini beroperasi dan bagaimana mereka dapat diterapkan dalam berbagai konteks teknis.
Melalui pemahaman yang mendalam tentang sistem kendali loop terbuka dan loop tertutup, diharapkan pembaca akan mampu mengaplikasikan konsep tersebut secara efektif dalam mendesain, mengembangkan, dan mengontrol sistem-sistem kompleks di berbagai bidang teknik.
BAB II PEMBAHASAN
1. Sistem Kendali
Sistem kendali, dalam konteks teknik, merujuk pada suatu mekanisme atau sistem yang digunakan untuk mengatur perilaku suatu sistem yang lebih besar. Tujuan utamanya adalah untuk mempertahankan atau mengendalikan variabel tertentu dalam suatu sistem agar tetap berada pada nilai yang diinginkan atau target tertentu. Sistem kendali biasanya terdiri dari beberapa komponen utama, seperti sensor, kontroler, dan aktuator.
Berikut adalah penjelasan detail tentang komponen-komponen utama dalam suatu sistem kendali:
1. Sensor: Sensor merupakan perangkat yang digunakan untuk mengukur atau mendeteksi kondisi atau variabel tertentu dalam suatu sistem. Sensor ini bisa berupa berbagai jenis, seperti sensor suhu, sensor tekanan, sensor posisi, dan sebagainya. Fungsinya adalah untuk mengubah kondisi fisik menjadi sinyal listrik atau sinyal lainnya yang dapat diproses oleh kontroler.
2. Kontroler: Kontroler adalah otak dari sistem kendali yang mengambil informasi dari sensor, membandingkannya dengan nilai yang diinginkan atau setpoint, dan
menghasilkan sinyal kontrol untuk mengatur perilaku sistem. Kontroler dapat berupa perangkat keras, seperti mikrokontroler atau PLC (Programmable Logic Controller), maupun perangkat lunak dalam bentuk algoritma kontrol yang dijalankan pada komputer.
3. Aktuator: Aktuator adalah perangkat yang bertugas untuk melakukan tindakan fisik atau mengubah input kontrol menjadi aksi yang dapat mempengaruhi sistem. Contohnya adalah motor, katup, atau pemanas yang diaktifkan atau dimatikan berdasarkan sinyal kontrol yang diterima dari kontroler.
Selain komponen-komponen tersebut, sistem kendali juga melibatkan konsep umpan balik (feedback). Umpan balik ini terjadi ketika keluaran atau output dari sistem diukur kembali dan digunakan sebagai masukan atau referensi untuk kontroler. Dengan adanya umpan balik, kontroler dapat memonitor kinerja sistem secara terus-menerus dan melakukan koreksi jika diperlukan agar sistem tetap berada dalam kondisi yang diinginkan.
Ada dua jenis utama sistem kendali berdasarkan cara umpan baliknya, yaitu:
1. Sistem Kendali Loop Terbuka: Pada sistem ini, tidak ada umpan balik yang
digunakan untuk mengatur masukan. Artinya, kontroler tidak menyesuaikan keluaran sistem berdasarkan nilai yang diukur dari output. Contohnya adalah mesin penggiling kopi yang diatur untuk menggiling kopi selama waktu tertentu tanpa memperhatikan hasil gilingannya.
2. Sistem Kendali Loop Tertutup: Pada sistem ini, umpan balik dari output sistem digunakan untuk mengatur masukan. Kontroler membandingkan nilai yang diukur dengan setpoint atau nilai yang diinginkan, dan menghasilkan sinyal kontrol untuk menyesuaikan masukan agar keluaran sistem tetap berada pada nilai yang diinginkan.
Contohnya adalah termostat yang mengatur suhu ruangan dengan mengukur suhu dan mengaktifkan atau menonaktifkan pemanas atau pendingin sesuai dengan setpoint yang ditentukan.
Sistem kendali memiliki banyak aplikasi dalam berbagai bidang, mulai dari industri
manufaktur, otomotif, teknologi lingkungan, hingga sistem-sistem kompleks seperti kendaraan otonom dan robotika. Dengan kemajuan teknologi, sistem kendali terus berkembang dan menjadi semakin penting dalam memperbaiki efisiensi, keamanan, dan kinerja berbagai sistem modern.
1. Sistem Kendali Loop Terbuka (Open Loop Control System)
Sistem kendali loop terbuka adalah salah satu jenis sistem kendali di mana keluaran sistem tidak digunakan sebagai umpan balik untuk mengatur masukan. Dalam sistem ini, masukan diberikan secara terprogram sebelumnya tanpa memperhatikan hasil keluaran. Berikut adalah pembahasan lengkap mengenai sistem kendali loop terbuka:
Konsep Dasar Sistem Kendali Loop Terbuka:
Prinsip das ar dari sistem kendali loop terbuka adalah bahwa tindakan kontrol tidak bergantung pada hasil keluaran sistem. Sebagai contoh, sistem ini seperti
pengaturan waktu pada oven; oven akan beroperasi pada suhu tertentu selama waktu yang telah ditentukan tanpa memperhatikan suhu aktual oven tersebut.
Komponen Sistem Kendali Loop Terbuka:
a. Masukan (Input): Merupakan variabel atau parameter yang dikontrol dalam sistem. Masukan diberikan secara tetap atau terprogram.
b. Proses: Merupakan sistem atau perangkat yang dikendalikan. Proses ini akan merespon terhadap masukan yang diberikan
c. Keluaran (Output): Hasil atau respon dari sistem terhadap masukan yang diberikan. Keluaran tidak digunakan sebagai umpan balik untuk mengatur masukan kembali.
d. Kontroler: Merupakan perangkat atau algoritma yang bertugas untuk
menghasilkan masukan berdasarkan nilai yang telah ditentukan sebelumnya tanpa memperhatikan keluaran.
Karakteristik Sistem Kendali Loop Terbuka:
a. Tidak ada umpan balik dari keluaran ke masukan, sehingga kontroler tidak menyesuaikan masukan berdasarkan hasil keluaran.
b. Kontrol bersifat satu arah, yaitu dari kontroler ke proses.
c. Rentan terhadap gangguan eksternal, karena tidak ada mekanisme koreksi yang dilakukan berdasarkan hasil keluaran.
d. Kurang responsif terhadap perubahan kondisi lingkungan, karena tidak ada pengukuran atau evaluasi langsung terhadap keluaran sistem.
Contoh Aplikasi Sistem Kendali Loop Terbuka:
a. Dari gambar sistem open loop traffic light dengan menggunakan mikrokontroller dapat dijelaskan sebagai berikut :
b. Input : Input pada sistem open loop traffic light berupa sumber listrik yang dihubungkan ke mikrokontroller yang dimiliki oleh traffic light.
c. Controller : Mikrokontroller berperan sebagai controller yang mengatur waktu nyala dan tarnsisi lampu merah, kuning dan hijau.
d. Plant : Lampu merah, kuning dan hijau berperan sebagai Plant (beban) atau objek yang dikendalikan oleh controller (mikrokontroller)
e. Output : ON atau OFF nya lampu merah, kuning dan hijau merupakan hasil keluaran (output) dari sistem open loop ini.
Kelebihan dan Kekurangan Sistem Kendali Loop Terbuka:
a. Kelebihan: Sederhana dalam perancangan dan implementasi, cocok untuk aplikasi yang tidak memerlukan tingkat keakuratan dan responsivitas yang tinggi.
b. Kekurangan: Rentan terhadap gangguan eksternal dan tidak dapat menyesuaikan diri dengan perubahan kondisi lingkungan secara otomatis. Kurang sesuai untuk sistem yang memerlukan kontrol yang presisi dan responsif.
2. Sistem Kendali Loop Tertutup (Closed Loop Control System)
Sistem kendali loop tertutup adalah jenis sistem kendali di mana umpan balik dari keluaran sistem digunakan untuk mengatur masukan. Dalam sistem ini, kontroler
membandingkan keluaran aktual dari sistem dengan nilai yang diinginkan (setpoint) dan menghasilkan sinyal kontrol untuk menyesuaikan masukan agar keluaran sistem tetap sesuai dengan setpoint. Berikut adalah penjelasan lengkap tentang sistem kendali loop tertutup:
Konsep Dasar Sistem Kendali Loop Tertutup:
Prinsip dasar dari sistem kendali loop tertutup adalah adanya umpan balik (feedback) dari keluaran sistem ke kontroler. Kontroler menggunakan umpan balik ini untuk memonitor kinerja sistem dan melakukan koreksi jika diperlukan.
Komponen Sistem Kendali Loop Tertutup:
- Masukan (Input): Variabel atau parameter yang ingin dikontrol dalam sistem.
- Proses: Sistem atau perangkat yang dikendalikan.
- Keluaran (Output): Hasil atau respon dari sistem terhadap masukan yang diberikan.
- Kontroler: Perangkat atau algoritma yang bertugas untuk menghasilkan sinyal kontrol berdasarkan umpan balik dari keluaran sistem.
Prinsip Kerja Sistem Kendali Loop Tertutup:
- Proses dimulai dengan mengukur keluaran aktual dari sistem.
- Keluaran aktual dibandingkan dengan setpoint atau nilai yang diinginkan.
- Kontroler membandingkan perbedaan antara keluaran aktual dan setpoint.
- Berdasarkan perbedaan tersebut, kontroler menghasilkan sinyal kontrol untuk menyesuaikan masukan.
- Masukan yang disesuaikan kemudian diberikan ke dalam sistem.
- Proses ini terus berulang secara terus-menerus untuk memastikan keluaran sistem tetap berada pada nilai yang diinginkan.
Karakteristik Sistem Kendali Loop Tertutup:
- Umpan Balik: Terdapat umpan balik dari keluaran sistem ke kontroler, yang memungkinkan kontroler untuk melakukan koreksi secara otomatis.
- Kontrol Dua Arah: Kontroler dapat mengatur masukan berdasarkan informasi dari umpan balik, sehingga kontrol bersifat dua arah.
- Stabil dan Akurat: Sistem kendali loop tertutup cenderung lebih stabil dan akurat dalam mengatur sistem karena dapat menyesuaikan diri dengan perubahan kondisi lingkungan atau gangguan eksternal.
- Responsif: Sistem ini lebih responsif terhadap perubahan dalam kondisi sistem karena kontroler dapat melakukan koreksi secara langsung berdasarkan umpan balik yang diterima.
Contoh Aplikasi Sistem Kendali Loop Tertutup:
Sistem navigasi otomatis yang menggunakan sistem loop tertutup biasanya terdiri dari beberapa komponen utama, termasuk sensor, pengontrol, dan aktuator. Sistem ini dirancang untuk mengarahkan kendaraan atau pesawat secara otomatis ke tujuan tertentu dengan memanfaatkan umpan balik dari sensor untuk memperbaiki dan mempertahankan posisi atau jalur.
Berikut adalah penjelasan tentang cara kerja sistem navigasi otomatis dalam sistem loop tertutup:
a. Sensor: Sensor digunakan untuk mengumpulkan informasi tentang lingkungan sekitar kendaraan atau pesawat. Ini bisa termasuk sensor GPS, sensor pengukuran jarak, sensor penampakan, sensor kecepatan, dan sensor lainnya tergantung pada jenis kendaraan dan kebutuhan navigasi. Sensor- sensor ini mengirimkan data ke pengontrol untuk diolah.
b. Pengontrol: Pengontrol merupakan inti dari sistem loop tertutup.
Pengontrol menerima data dari sensor dan membandingkan informasi tersebut dengan tujuan atau jalur yang telah ditetapkan sebelumnya. Jika terdapat perbedaan antara posisi aktual dan posisi yang diinginkan, pengontrol menghasilkan sinyal kontrol yang diteruskan ke aktuator untuk mengoreksi pergerakan kendaraan.
c. Aktuator: Aktuator adalah komponen yang bertanggung jawab untuk mengubah sinyal kontrol dari pengontrol menjadi perubahan fisik pada kendaraan. Ini bisa berupa kemudi roda, motor penggerak, atau komponen lainnya yang mengubah arah atau kecepatan kendaraan sesuai dengan perintah dari pengontrol.
d. Umpan Balik: Setelah aktuator melakukan perubahan pada kendaraan, sensor kembali mengukur posisi atau kondisi baru kendaraan dan mengirimkan informasi tersebut kembali ke pengontrol. Ini memberikan umpan balik yang diperlukan untuk mengevaluasi efektivitas perubahan yang telah dilakukan dan memutuskan tindakan selanjutnya yang diperlukan.
Proses ini terus berulang, menciptakan loop tertutup di mana sistem secara terus- menerus memantau dan menyesuaikan pergerakan kendaraan untuk mencapai tujuan atau mempertahankan jalur yang diinginkan.
Contoh penerapan sistem navigasi otomatis dalam sistem loop tertutup termasuk kendaraan otonom, pesawat terbang tanpa awak (drone), atau kapal otonom.
Dalam setiap kasus, sistem menggunakan umpan balik dari sensor untuk memperbaiki dan mempertahankan navigasi yang tepat, memastikan kendaraan tetap pada jalurnya atau mencapai tujuan dengan akurasi yang diperlukan.
BAB III PENUTUP
Dalam makalah ini, kita telah mempelajari dua pendekatan utama dalam sistem kendali, yaitu sistem kendali loop terbuka dan loop tertutup. Kedua sistem ini memiliki peran yang penting dalam mengatur dan mengontrol berbagai proses secara otomatis.
Sistem kendali loop terbuka menawarkan pendekatan yang sederhana dan mudah dipahami, di mana masukan diberikan secara tetap tanpa memperhatikan hasil keluaran sistem. Meskipun mudah diimplementasikan, sistem ini cenderung kurang responsif terhadap perubahan
lingkungan dan rentan terhadap gangguan eksternal.
Sementara itu, sistem kendali loop tertutup menawarkan pendekatan yang lebih kompleks namun efektif, di mana umpan balik dari keluaran sistem digunakan untuk mengatur masukan.
Dengan adanya umpan balik, sistem ini lebih mampu menyesuaikan diri dengan perubahan kondisi lingkungan dan memberikan respons yang lebih cepat dan akurat.
Dengan memahami kedua jenis sistem kendali ini, para insinyur dan desainer dapat memilih dan menerapkan pendekatan yang paling sesuai dengan kebutuhan dan konteks aplikasi mereka.
Penting untuk diingat bahwa tidak ada pendekatan yang benar-benar superior, dan keputusan harus didasarkan pada pertimbangan yang matang terhadap karakteristik sistem yang diatur serta tujuan yang ingin dicapai.
Melalui pemahaman yang mendalam tentang sistem kendali loop terbuka dan loop tertutup, diharapkan kita dapat terus mengembangkan dan menerapkan teknologi kontrol yang lebih canggih dan efisien dalam berbagai bidang, sehingga dapat meningkatkan efisiensi, keamanan, dan kinerja sistem secara keseluruhan.
SUMBER REFERENSI
https://catatan-ati.blogspot.com/2014/12/type-document-title-type-document.html https://www.techtarget.com/whatis/definition/closed-loop-control-system
https://www.carailmu.com/2022/06/contoh-close-loop-tertutup.html
https://engineeringjm.blogspot.com/2016/11/sistem-kontrol-loop-terbuka-dan-tetutup.html
