1.2. Pengendali ON-OFF
Kendali Dua Nilai
Kendali dua nilai (juga disebut kendali on-off)
merupakan strategi kendali ikal tertutup yang paling sederhana. Dalam hal ini,
aktuator dapat menghasilkan nilai variabel (besaran) yang dikendalikan dalam
keadaan tenaga penuh atau tanpa tenaga sama sekali. Pada saat aktuator off,
besaran yang dikendalikan kembali posisi awalnya semula. Contoh dari sistim
kendali jenis ini adalah sistim pemanas yang dikendalikan oleh thermostat.
Tinjau suatu ruangan dengan sistim pemanasan off, dan suhu luar ruangan 50° F.
Setelah beberapa saat suhu ruangan akan turun menjadi sama besar dengan suhu
luar yakni sebesar 50° F. Ini merupakan suhu ruangan dalam kesetimbangan. Jika
kemudian sistim pemanas ruangan diaktifkan (on) dan termostat diatur untuk
bekerja pada suhu rata-rata 70° F. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11.2;
suhu dalam ruangan mulai meningkat, dengan cepat pada awalnya, dan kemudian
melambat (disebabkan proses kehilangan panas mulai meningkat). Pada saat suhu
mencapai titik henti 72° F, pemanas dimatikan. Suhu ruangan dengan segera akan
menurun menuju titik kesetimbangan 50° F; namun jauh sebelum mencapai titik
tersebut, suhu mencapai titik henti bawah pada 68° F, pada kondisi ini pemanas dihidupkan
kembali. Perhatikan bahwa kurva suhu mirip dengan bentuk kurva pengisian dan
buang muatan dari suatu kapasitor. Kapasitas pemanasan yang besar dari pemanas
akan membuat kurva suhu pemanasan (charging/pengisian) lebih curam, dan ukuran
ruangan yang besar akan membuat kurva suhu untuk pendinginan (discharging/buang
muatan) juga semakin curam (karena suhu dalam ruangan turun dengan cepat).
Perhatikan juga bahwa suatu besaran berupa waktu siklus (TCYC)
diasosiakan dengan sistim kendali on-off. Waktu siklus ini dipengaruhi oleh
kapasitas pemanas dan luas ruangan, juga oleh perbedaan suhu titik-titik henti
on (cut-on) dan henti off (cut-off). Jika batasan-batasan ini semakin
diperkecil perbedaannya maka suhu akan dapat dipertahankan lebih mendekati 70° F,
namun hal ini menyebabkan frekuensi siklus meningkat, seperti yang
diperlihatkan pada Gambar 11.4(b). Umumnya, suatu siklus yang tinggi tidak baik
karena dapat merusakkan motor dan saklar. Dengan demikian sistim kendali on-off
memiliki keterbatasan sehingga hanya cocok untuk dipergunakan guna
mengendalikan sistim-sistim yang berubah dengan lambat dan dimana hanya
diperlukan kondisi dimana variabel yang dikendalikan hanya berubah dalam batas
dua titik henti.
Gambar 1.4, Kurva suhu dari sistim pemanas dengan kendali on-off
Kendali Tiga-Posisi
Kendali tiga posisi mirip dengan kendali dua posisi,
kecuali untuk kendali jenis ini memiliki tiga keadaan operasi, misalnya
maju-off-mundur, (atau naik-off-turun, panas-off-dingin, dan lain-lain).
Strategi kendali ini digunakan pada suatu sistim yang tidak memiliki suatu
keadaan kesetimbangan khusus, sebagai contoh, tinjau suatu instalasi pengeboran
minyak yang mengapung di permukaan laut, yang perlu diatur untuk mempertahankan
menara pengeboran agar tetap tegak lurus sumur minyak yang terdapat di dasar
laut. Platform pengeboran tidak boleh bergeser lebih dari 5 m dari posisi
tengah sumur minyak, karena hal ini akan menyebabkan patahnya pipa pengeboran.
Dua motor listrik, motor A dan motor B digunakan untuk mempertahankan platform
agar tetap berada pada posisi center dalam arah timur-barat (arah utara-selatan
juga diatur oleh motor-motor yang lainnya).
Gambar 1.5. Contoh sistim kendali tiga-posisi
Jika platform bergeser lebih dari 5 meter kearah
barat, maka motor A aktif dan mendorong platform kembali ke arah center. Motor
B akan aktif bila platform bergeser lebih dari 5 meter ke arah timur. Gambar
11.5(b) menunjukkan contoh kurva pergerakan dalam arah timur-barat dari
platform pengeboran. Perhatikan bahwa variabel yang dikendalikan (posisi dari
platform) cenderung mengalami osilasi turun-naik sepanjang garis pusat platform
disebabkan oleh pemilihan tenaga motor yang didasarkan pada kondisi terburuk
(misalnya pada kondisi angin yang bertiup kencang). Dalam kondisi cuaca yang
tenang, periode on dari motor A yang singkat dapat memberikan momentum yang
cukup untuk mendorong platform melewati daerah kesetimbangannya, yang kemudian
didorong kembali oleh motor B. Dalam kenyataannya jika sistim tidak dirancang
dengan baik, maka gerakan osilasi maju-mundur akan dapat menjadi semakin besar
sehingga menuju keadaan yang tidak stabil seperti ditunjukkan pada Gambar
11.5(c). Sebaliknya, jika kekuatan angin terlalu besar untuk dapat dilawan oleh
motor maka platform akan didorong melewati batas 5 m, yang dapat menyebabkan
patahnya pipa-pipa pengeboran. Sistim kendali tiga posisi merupakan sistim
kendali sederhana yang hanya cocok untuk aplikasi-aplikasi dalam jumlah
terbatas, salah satunya seperti kendali posisi platform yang telah dibahas.
0 komentar:
Posting Komentar