Apa itu closed loop control system (sistem kontrol loop tertutup)?
Closed loop control system (sistem kontrol loop tertutup) adalah perangkat mekanis atau elektronik yang secara otomatis mengatur sistem untuk mempertahankan keadaan atau titik setel yang diinginkan tanpa interaksi manusia. Sistem ini menggunakan sistem umpan balik atau sensor. Kontrol loop tertutup berbeda dengan kontrol loop terbuka, di mana tidak ada mekanisme pengaturan sendiri dan biasanya memerlukan interaksi manusia.
Contoh sederhana dari sistem kontrol loop tertutup adalah termostat rumah. Termostat dapat mengirim sinyal ke pemanas untuk menyalakan atau mematikannya. Sistem ini menggunakan sensor suhu untuk mendeteksi suhu udara saat ini. Ketika suhu di bawah titik setel, pemanas dinyalakan. Saat sensor mendeteksi suhu di atas titik setel, sistem dimatikan.
Dalam sistem loop terbuka, tidak ada umpan balik ke pengontrol tentang keadaan sistem saat ini. Contoh sistem kontrol loop terbuka adalah pemanas yang berjalan selama 10 menit setiap jam, tanpa memperhitungkan suhu udara sebenarnya. Sistem loop tertutup lebih diinginkan daripada sistem loop terbuka karena lebih sensitif terhadap perubahan.
Kebanyakan sistem loop tertutup modern dikendalikan secara elektronik. Sistem sederhana mungkin menggunakan pembanding elektronik analog diskrit, seperti termostat oven. Sistem yang lebih kompleks menggunakan mikrokontroler atau programmable logic controller untuk mengambil beberapa input dan mengontrol beberapa output. Contoh sistem kompleks adalah sistem pemanasan, ventilasi, dan pendingin udara dalam pusat data, yang menggunakan sensor untuk suhu udara dalam ruangan, suhu udara luar, dan kelembaban relatif untuk mengontrol operasi pemanas dan AC. Contoh lain adalah penangan udara ruang komputer (CRAHs) di pusat data yang menghilangkan panas yang dihasilkan oleh peralatan dengan menggunakan kipas, koil pendingin, dan sistem pendingin air.
Sistem lama atau berbiaya rendah mungkin menggunakan sistem loop tertutup mekanis. Contohnya adalah sakelar suhu bimetalik atau katup yang mengatur sendiri.
Penyetelan sistem kontrol loop tertutup
Penting agar sistem kontrol loop tertutup disetel dengan baik untuk mendapatkan kinerja terbaik. Misalnya, jika suhu udara mendekati titik setel termostat, sistem dapat menyebabkan AC menyala dan mati dengan cepat; siklus pendek seperti ini dapat merusak kompresor dan merusak sistem. Sistem seperti ini memiliki nilai peredam untuk mengontrol siklus cepat dan osilasi keluaran yang tidak diinginkan.
Dalam sistem loop tertutup, fungsi transfer mendefinisikan hubungan matematis antara input dan output. Perubahan pada output oleh input atau hubungan antara nilai sensor yang terdeteksi dikenal sebagai gain dari sistem. Mendefinisikan fungsi transfer berdasarkan gain dan keadaan yang diinginkan mungkin memerlukan perhitungan yang cermat untuk hasil terbaik.
Keuntungan dan kerugian sistem kontrol loop tertutup
Keuntungan
- dapat mengontrol faktor eksternal
- keluaran lebih andal dan stabil
- tahan terhadap gangguan dan perubahan
- lebih efisien dalam penggunaan sumber daya
Kerugian
- lebih kompleks
- memerlukan penyetelan atau integrasi
- rentan terhadap osilasi atau kondisi runaway
- kegagalan sensor dapat menyebabkan kinerja sistem yang tidak diinginkan
Aplikasi sistem kontrol loop tertutup
Sistem kontrol loop tertutup banyak digunakan dalam industri, termasuk pertanian, pabrik kimia, pembangkit listrik tenaga nuklir, instalasi pengolahan air, dan pengendalian lingkungan. Sistem ini memungkinkan otomatisasi dalam berbagai lingkungan industri dan lingkungan serta mengatur proses dalam sistem kontrol industri, seperti supervisory control and data acquisition dan distributed control systems.
Prinsip kontrol loop tertutup semakin menonjol dalam desain sistem modern. Internet of Things (IoT) semakin banyak menggunakan sensor dan menghasilkan lebih banyak data untuk diolah sistem dalam pengambilan keputusan. Operator manusia semakin mahal dan mungkin harus mengelola sistem yang lebih besar, yang memerlukan lebih banyak otomatisasi. Algoritma machine learning dan kecerdasan buatan dapat dianggap sebagai kontrol loop tertutup yang sangat terintegrasi dan mampu belajar sendiri dengan mengambil umpan balik untuk mengoptimalkan cara mencapai keluaran yang diinginkan.