Ilustrasi Sistem Kontrol

Pada Gambar 9.4 (a) bisa dilihat gambar mengenai penampung/tangki air. Disana terdapat air dengan kedalaman h, debit air masuk sebesar Qin dan debit air keluar sebesar Qout. Besar dari air yang masuk tidak bisa kita prediksi. Bisa jadi Qin besar sekali ataukah Qin sangat kecil sekali, bahkan tidak mengalir sama sekali.

Gambar 2.4 Penampung Air (a) dan dengan Operator Manusia (b)

Gambar 2.5 Proses Kontrol pada Manusia (a) mata, (b) otak dan (c) tangan

Tanda A merupakan titik yang menunjukkan kedalaman/ketinggian air yang diinginkan, yaitu sebesar H. Diharapkan dari sistem ini ketinggian atau kedalaman air selalu sebesar H, tidak lebih tinggi dan tidak lebih rendah. Kalau memang yang terjadi adalah ketinggian atau kedalaman air tidak sama dengan H maka hal tersebut terjadi suatu kesalahan atau error. Agar tujuan dari sistem tersebut bisa tercapai, yaitu mempertahankan nilai dari ketinggian atau kedalaman air sebenarnya (h) selalu sama dengan H, maka diperlukan seorang operator untuk mengontrol setiap kondisi yang terjadi, seperti terlihat pada Gambar 2.4 (b).

Apa yang dilakukan oleh seorang operator manusia tersebut agar ketinggian atau kedalaman air bisa dipertahan kan pada level A (kedalaman sebesar H) ? Bagaimana proses yang terjadi dari ilustrasi tersebut ?
Tentunya dengan mudah bias kita jawab ketika kita melihat Gambar 2.4 (b). Operator akan membuka atau menutup katup/valve pada pipa untuk arah keluarnya air. Tentunya jika kedalaman air sebenarnya (h) lebih besar dari nilai kedalaman yang diinginkan (H) maka seorang operator atau penjaga air tersebut akan membuka katup/valve, sehingga kedalaman air akan berkurang, tentunya nilai dari h akan mendekati H.

Sebaliknya jika kedalaman air sebenarnya di bawah kedalaman air yang diharapkan, maka tentunya yang dilakukan oleh seorang operator atau penjaga air tersebut adalah menutup katup/valve, sehingga yang akan terjadi adalah ketinggian air yang sebenarnya akan naik seiring dengan mengalirnya air dari Qin.

Tampak bahwa katup tersebut seperti kran air yang bisa dibuka atau ditutup secara variabel, hubungannya dengan banyak sedikitnya volume air yang di alirkan keluar (Qout). Yang terjadi adalah dari pengamatan seorang operator tersebut dengan mata yang melihat kedalaman air hingga sampai ke tindakan, yaitu menutup atau membuka valve. Bagaimana proses yang terjadi ? hal ini bisa dijelaskan sesuai Gambar 2.5. Masing-masing dari komponen tersebut yaitu mata, otak dan tangan bisa dijelaskan sebagai berikut :

a. Mata
Berfungsi untuk mengawasi ketinggian level air.
b. Otak
Mempunyai 2 fungsi yaitu membandingkan level air yang sebenarnya dengan garis level referensi (A) dan kemudian mengambil keputusan yaitu :

 Jika level air sebenarnya melebihi tanda A, maka valve harus dibuka
 Jika level air sebenarnya kurang dari tanda A, maka valve ditutup.
 Jika level air sebenarnya sama dengan tanda A, maka valve dibiarkan (tidak ditutup dan tidak dibuka)
c. Tangan
Berfungsi untuk membuka atau menutup valve.

Gambar 2.6 Blok Diagram Proses Kontrol pada Manusia

Dari blok diagram sesuai pada Gambar 2.6 bisa kita pahami bagaimana proses kontrol yangterjadi pada contoh sistem control mempertahankan level air di atas. Ketinggian referensi (H) dan Ketinggian sebenarnya (h) dibandingkan oleh pembanding (tanda +/-). Dimana ketinggian sebenarnya diamati oleh sepasang mata, kemudian tentunya sinyal dari mata menuju otak dikirim melalui syaraf sensorik. Dalam hal ini pembanding tadi berada di otak.

Sehingga didapatkan sinyal error atau kesalahan. Nilai dari error ini bias bernilai positif, negatif ataukah nol.Kemudian oleh otak, diambil suatu keputusan sesuai dengan yang disebut di atas (ada 3 kemungkinan kondisi). Dalam hal ini fungsi otak sebagai kontroler. Sinyal kontrol yang dihasilkan oleh otak, dikirim melalui syaraf motorik ke tangan. Tentunya sinyal ini akan menyuruh tangan untuk membuka atau menutup katup pipa air yang keluar berdasarkan hasil keputusan dari otak sebagai fungsi kontroler.

Karena dibuka atau ditutup katupnya, mengakibatkan ketingian level air tangki akan berubah, bisa semakn besar ataupun berkurang. Kemudian ketinggian air tersebut diamati oleh mata lagi yang kemudian dikirim ke otak, dibandingkan dan diambil keputusan oleh otak. Dan regulasi ini terjadi secara terus-menerus. Apa yang terjadi antara harapandan kenyataan ? tentunya akan terjadi kesalahan. Bagaimana jika tidak ada koreksi yang terjadi dari kesalahan yang ada, dalam hal ini tidak ada mata yang memperhatikan level dari ketinggian air.

Tentunya kita akan berjalan didalam kebutaan, tidak tahu ketinggian level air sebenarnya (kenyataannya) berapa. Bisa saja yang terjadi adalah air terlalu sedikit atau air akan meluber karena terlalu banyak yang dialirkan. Disinilah diperlukan sistem kontrol yang lebih akurat, yaitu diperlukannya balikan dari keluaran/kenyataan yang dihasilkan (level ketinggian) yang harus dibandingkan dengan referensi (harapan) kita. Dan tentunya kontroler juga harus bisa mengambil keputusan dengan akurat dan benar sesuai dengan yang seharusnya.

Seperti inilah sistem kontrol dengan loop tertutup itu bekerja. Konsep seperti ini berlaku pada setiap sistem control yang ada. Ada nilai referensi, pembanding, kontroler, aktuator, plant dan sensor. Istilah-istilah ini akan dijelaskan di bagian selanjutnya.