sl10t1 sistem dan umpan balik sistem berdasarkan itu : dapat mengadakan perubahan untuk memperoleh...
TRANSCRIPT
1
SISTEM
MK Konsep Teknologi
SISTEMSISTEM = JALINAN DARI BERBAGAI BAGIAN YANG BERINTERAKSI
SISTEM DITANDAI DENGAN MASUKAN DAN KELUARAN
MK Konsep Teknologi
2
CONTOH-2 :
MASUKAN SISTEM KELUARAN
suhu airmakanan ikanIkan muda daripembibitan
peternakanikan
ikan untuk dijual
Dalam hal ini : SISTEM = PETERNAKAN IKAN
SISTEMCONTOH-1 :
MASUKAN SISTEM KELUARAN
Penekananpedal 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)
==============================================================
MK Konsep Teknologi
3
SISTEMUNTUK SISTEM YANG SAMA, MASUKAN DAN KELUARAN DAPAT BERBEDA KARENA TERGANTUNG PADA MASALAH YANG INGIN DITINJAU
Contoh :
Kecepatanmobil
Mobil danjalan
Pemakaianbahan bakar
Jumlahbahan bakar
Mobil danjalan
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”
MK Konsep Teknologi
4
SISTEM
BERDASARKAN ITU :Dapat mengadakan perubahan untuk memperoleh keluarantotal 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
SISTEMPERANAN 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 :
ProyekT waktu (hari) penyelesaian proyek
N jumlah pekerja
Model grafisperubahan N terhadap T
N
T
N1 N2
T1
T2
MK Konsep Teknologi
5
50
SISTEM
N
T
LEBIH LANJUT :
Proyek saat ini berjalan dengan40 pekerja, kemudian proyekdiinginkan selesai dalam 50 hari
N
T
40
60C
50
60
40 4533Jika Model A yang tepat, harusditambahkan 5 pekerjaJika Model B yang tepat, jumlahpekerja harus dikurangi 7 orang
A B
-------------------------------------------------------------------------------------------------BERARTI MODEL ITU PENTING DALAM PENDEKATAN SISTEM
-------------------------------------------------------------------------------------------------
MK Konsep Teknologi
SISTEMSISTEM DAPAT MENJADI LEBIH KOMPLEKSMisalnya :
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 simultanmenekan pedal gas sambil memutar kemudi, setelah itu melakukangerakan tunggal memindahkan tuas persneling)
MK Konsep Teknologi
6
SISTEMCONTOH : SISTEM PENYEJUK UDARA (AC)
4 5 6 7
3
1 2
1 = SUHU RUANGAN YANG DIKEHENDAKI2 = SUHU RUANGAN YANG SEBENARNYA3 = TERMOMETER DI DALAM TERMOSTAT4 = PENGUKUR PERBEDAAN SUHU5 = SAKELAR UNTUK MENYALAMATIKAN MOTOR PENYEJUK6 = MOTOR PENYEJUK UDARA7 = BAGIAN EVAPORATOR DARI PENYEJUK UDARA BESERTA RUANGANNYA
MK Konsep Teknologi
SISTEMSEMAKIN 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?
MK Konsep Teknologi
7
SISTEMCATATAN 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
==============================================================
RINGKASAN1. SISTEM = JALINAN BAGIAN-BAGIAN YANG
BERINTERAKSI2. SISTEM DITANDAI OLEH MASUKAN DAN KELUARAN3. ANALISIS SISTEM BERGUNA UNTUK
MENYEMPURNAKAN PERFORMANSI SISTEM4. SISTEM PERLU DIGAMBARKAN DENGAN LENGKAP
DAN TELITI==============================================================
MK Konsep Teknologi
8
SISTEM
BEBERAPA SISTEM DASAR : - SCALOR- ADDER- INTEGRATOR- DLL
BANYAK DIJUMPAI DALAM BERBAGAI SISTEMMERUPAKAN KOMPONEN PENTING DALAM KOMPUTER ANALOG
MK Konsep Teknologi
SISTEM
SCALORKELUARAN SAMA DENGAN SUATU KONSTANTA KALI MASUKAN
MASUKANX
SCALORK
KELUARANY
Y = K.X
MK Konsep Teknologi
9
SISTEM
ADDERKELUARAN MERUPAKAN PENJUMLAHAN DARI DUA/LEBIH MASUKAN
MASUKANX
ADDER KELUARANY
Y = X + U
MASUKANU
MK Konsep Teknologi
SISTEMCONTOHMencari IQ rata-rata dari 500 mahasiswa baru berdasarkan syaratpenerimaan yaitu yang diterima hanya mereka dengan IQ = 120 dan IQ = 105
jumlah mahasiswadengan IQ 105
ADDER IQ rata-rata
SCALOR105/500
jumlah mahasiswadengan IQ 120
SCALOR120/500
MK Konsep Teknologi
10
SISTEM
INTEGRATORKELUARAN MERUPAKAN INEGRASI DARI MASUKAN, ATAU MASUKAN MERUPAKAN LAJU PERUBAHAN DARI KELUARAN
MASUKANX INTEGRATOR
KELUARANY
Y = ∫ X.dt + Y0Y0 = harga awal Y
Y0
MK Konsep Teknologi
SISTEM
CONTOH 1 : PENGISIAN RESERVOIR
Penambahan airQ (liter/detik) INTEGRATOR
Volume awalpada jam 8 pagi
volume air dalamreservoir V
MK Konsep Teknologi
11
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 pendudukpertahun (p)
INTEGRATOR
P0 = 160 jutapada 1984
Jumlah penduduk(Populasi = P)
P = P0 + p
MK Konsep Teknologi
12
SISTEMSISTEM YANG TIDAK SEDERHANA :KEPENDUDUKAN
Perubahan disebabkan oleh : KELAHIRANKEMATIANIMIGRASIEMIGRASI
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
INTEGRATOR
MK Konsep Teknologi
13
SISTEM
ADDER PI - E
P0
-1
INTEGRATOR
INTEGRATOR
INTEGRATOR
M
LIP
NP
L = angka kelahiranM = angka kematian
I = imigrasi per tahunE = emigrasi per tahun
MK Konsep Teknologi
SISTEM
ADDERP-1INTEGRATOR
M
POLUSI(PENCEMARAN)
PERSEDIAAN MAKANAN
LEBIH LANJUT LEBIH RUMIT
MK Konsep Teknologi
14
SISTEM DAN
UMPAN BALIK
MK Konsep Teknologi
15
ARTIHubungan dari beberapa kejadian yang berbeda dan kadang-kadangdalam suatu cara yang rumit (complicated), mereka saling mempengaruhi
KATA KUNCIhubungan, kejadian-kejadian, rumit, saling pengaruh
CIRI SISTEMBeberapa sebab berbeda bersama-sama mempengaruhi akibatkeseluruhan dan memberikan hasil akhir
Masukan/Input = PenyebabKeluaran/Output = Hasil Akhir
MK Konsep Teknologi
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
SISTEM TERBUKA (OPEN LOOP SYSTEM)
INPUTELEMEN
KENDALI
ELEMEN
SISTEM
OUTPUT
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
INPUT ELEMENSISTEM
OUTPUTE = I - OERROR/
SIMPANGAN
O Umpan balik
Pemroses Sinyal
MK Konsep Teknologi
16
Contoh sistem yang menggunakan umpan balik :
MK Konsep Teknologi
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
INPUT ELEMENSISTEM
OUTPUTE = I - OERROR/
SIMPANGAN
O Umpan balik
Pemroses Sinyal
Pemroses sinyal = komparator / pembanding
• Umpan balik merupakan ciri khas dari sistem yang mempunyaisasaran, pengaturan/pengendalian
• Umpan balik digunakan sebagai sinyal yang mengendalikan/mengatur sistem
• Error digunakan sebagai sinyal penggerak pengendalian
MK Konsep Teknologi
17
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
INPUT Skalor100
OUTPUT
X errorX-(Y/10)
Y/10
pembanding
Bila sistem berfungsi dengan baik, maka akan diperoleh output:
Skalor10
110
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 = 0.1GXG = 90
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
INPUT Skalor100
OUTPUT
X errorX-(Y/10)
Y/10
pembanding
Skalor10
110
Y
penguat
MK Konsep Teknologi
18
PENGENDALIAN SISTEM TERHADAP GANGGUAN LUAR
SISTEM TANPA UMPAN BALIK
Skalor2
input X adder
2X
Skalor102X+U
gangguanU
20X+10U
output Y
Sistem dirancang sebagai penguat dengan konstanta penguat 20 artinyabila diberikan input sebesar X, diharapkan output adalah : Y = 20 XTetapi karena adanya gangguan luar sebesar U terhadap sistem, makaotuput yang dihasilkan adalah : Y = 20 X + 10 U
MK Konsep Teknologi
Skalor2
PENGENDALIAN SISTEM TERHADAP GANGGUAN LUAR
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
INPUT SkalorA
OUTPUTX
(1)
BY
pembanding
ADDER
SkalorB
Y
gangguan U
Skalor100
(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
20 A 10= X + U
1 + 20 AB 1 + 20 AB
MK Konsep Teknologi
19
Bila diinginkan pengaruh gangguan ditekan sampai 1/40 kali dibandingkandengan 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
Skalor2
PENGENDALIAN SISTEM TERHADAP GANGGUAN DI DALAM SISTEM (INTERNAL) KOMPENSASI OTOMATIS
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
SkalorA
OUTPUT
(1)
pembanding
ADDER
SkalorB
Y
gangguan U
Skalor100
(2) (3) (4) (5)
INPUTX
BY
MK Konsep Teknologi
PENGENDALIAN SISTEM TERHADAP GANGGUAN DI DALAM SISTEM (INTERNAL) KOMPENSASI OTOMATIS
SISTEM TANPA UMPAN BALIK
Rawan terhadap kelemahan internal
Diinginkan bila diberikan input sebesar X, akan diperoleh output Y = 10XBila penguat G mengalami penurunan sebesar 10%, artinya bilai G = 9, maka diperoleh output Y = 9X
jadi output juga turun sebesar 10%
PenguatG = 10
InputX
OutputY
MK Konsep Teknologi
20
UMPAN BALIK NEGATIF DAN POSITIFUmpan Balik Negatif
Bila O dijumlahkan pada I, akan terjadi umpan balik positifE membesar dikuatkan diumpanbalikkan meledak
(membesar tidak terkendali)
Umpan Balik Positif
Input errorE = I - O
Output sistem
+
-
Input errorE = I + O
Output sistem
+
+
MK Konsep Teknologi
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK DIPERLAMBAT (DELAY)
Perlambatan tidak disengaja
- kelambatan mengindera output- kelambatan mengirim sinyal ke komparator
dapat berakibat fatal
Contoh :- mencampur air panas dan dingin ke dalam bath tube- dropping beras BULOG ke pasar untuk menurunkan harga
Perlambatan disengaja
untuk mendapatkan output yang berubah dengan input yang sama
INPUTKOMPARATOR
OUTPUTPROSES
PERLAMBATAN
sinyal error
MK Konsep Teknologi
21
KETIDAKSTABILAN DALAM SISTEM BERUMPANBALIK
Disamping beberapa keberhasilan sistem berumpanbalik seperti yang telahdiuraikan 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 untukmengatasi gangguan nyamuk
MK Konsep Teknologi
PEMANFAATAN SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
MEMBUAT OUTPUT SAMA DENGAN INPUTContoh :
Error = input – output O = K(I – O)O = KI – KOO + KO = KIO (K + 1) = KI
O = { K / (K + 1) } I
Bila K >>>, maka O ≈ I
INPUTI PEMBANDING
OUTPUTOSKALOR K
ERRORI - O
Umpan Balik
MK Konsep Teknologi
22
Masalah penetapan produksi
harga rata-rata sepatu
yang diinginkan
komparator
harga sepatuyang
sebenarnyapasarerror jumlah
pabrikjumlahproduksi
v acuan v kendaraanmesin dan elementransmisi
v error pedal gas
speedometerangka
(km/jam)sumbu putaran
roda
Pengendalian kendaraan
MK Konsep Teknologi
Tugas :
Gambarkan sistem di dalam masalah :
a) Penetapan harga minyak diorganisasi OPEC
b) Penetapan IP kelulusanmahasiswa/i
MK Konsep Teknologi