MODEL dalam SISTEM 2020 1 Definisi Umum Sistem

MODEL dalam SISTEM 2020 1

Definisi Umum • Sistem adalah sekelompok bagian atau komponen yang bekerja sama sebagai suatu kesatuan fungsi. (Salisbury) • Sistem adalah suatu kesatuan yang terdiri dari sejumlah bagian, atribut dari bagian dan hubungan antara bagian dengan atribut. (Pilecki) • Sistem adalah prosedur yang terorganisir dan mapan yang membuahkan hasil. (Robert Allen & Mark Victor Hansen). • Sistem adalah sekumpulan komponen yang saling berinteraksi dan bekerja sama untuk mencapai tujuan yang sama. (Bertalanffy) • Sistem adalah himpunan dari unsur-unsur yang saling berkaitan sehingga membentuk suatu kesatuan yang utuh dan terpadu (Ramon Mc. Leod) • Sistem adalah tatanan yang menggambarkan adanya rangkaian berbagai komponen yang memiliki hubungan serta tujuan bersama secara serasi, terkoordinasi yang bekerja atau berjalan dalam jangka waktu tertentu dan terencana. (Umar Fahmi Achmadi) 2

Definisi Sistem Dalam Ranah Engineering Ø Perangkat/algoritma yang beroperasi berdasarkan sinyal masukan (input), mengikuti aturan tertentu/terdefinisi (biasanya berbentuk persamaan matematis), dan menghasilkan sinyal keluaran (output) atau tanggapan/respons sistem. Ø Maka sistem terdiri atas komponen-komponen dan/atau kombinasinya yang membentuk operasi kerja tertentu untuk menghasilkan keluaran yang sudah direncanakan. 3

masukan PROSES keluaran • Masukan : bisa data dan/atau informasi • Proses : operasi kerja tertentu yang akan mengubah/mengolah masukan menjadi bentuk tertentu yang sesuai dengan rencana • Keluaran : hasil pengubahan/pengolahan masukan 4

Contoh : gas rem keyboard MOBIL kecepatan KOMPUTER tampilan TUBUH kesehatan mouse makanan minuman 5

Contoh : • Permintaan • Daya beli • Bahan baku • Produksi • Keuntungan PASAR harga • Distribusi • Kondisi politik • Dlsb. 6

Model Sistem • Seorang insinyur dalam membangun sistem harus membuat model terlebih dulu. • Model adalah representasi lengkap dari sebuah sistem namun dibuat dalam skala sederhana. • Model dibuat untuk mensimulasikan dan memperhitungkan segala hal terkait sistem yang akan dibangun. • Model berguna untuk : Ø Melakukan analisis Ø Melakukan simulasi Ø Memperhitungkan risiko 7

Tahap Pembentukan Model Mendefinisikan masalah dengan rinci Merumuskan masalah secara terstruktur + MODEL MULAI +/Tidak Sukses KOREKSI PENGUJIAN Sukses STOP 8

Contoh • Seorang insinyur hendak membangun sebuah oven pemanggang roti. Maka tahap paling awal adalah mendefinisikan masalah secara rinci, misalnya: § Jenis roti yang akan dipanggang § Jumlah/volume ruang panggang § Range temperatur § Jenis pemanas § Sistem pengendalian § Sistem monitor proses pemanggangan § Dlsb. 9

• Masalah disusun dalam struktur yang sesuai : § Jenis roti yang akan dibuat adalah roti kering dengan ukuran maksimum tertentu. § Timer dan suhu diatur dan selalu dikendalikan. § Pengendali secara otomatis menghidup-matikan pemanas untuk mendapatkan suhu yang optimal. § Sistem monitor bekerja untuk memonitor suhu. • Dibuat model awal dengan mengakomodasikan durasi waktu dan arus listrik. Listrik SAKLAR dan TIMER PEMANAS OVEN Panas • Setelah pengujian, ada masalah : suhu tidak terkendali. • Dilakukan koreksi dengan mengendalikan suhu. 10

• Model awal dikoreksi : diberikan untai umpan balik dari sensor suhu untuk memutus arus listrik dari saklar. listrik SAKLAR dan TIMER PEMANAS OVEN UDARA PANAS MEKANISME SENSOR PENGENDALI PANAS 11

• Model akhir : semua permasalahan yang mungkin timbul diberikan solusinya. listrik SAKLAR dan TIMER + - PEMANAS TERPROGRAM PEMANAS GANDA (ATAS-BAWAH) PEMANAS OVEN UDARA PANAS MEKANISME SENSOR PENGENDALI PANAS DISPLAY SUHU 12

Sistem Dasar • Empat jenis sistem dasar : 13

• Tanpa umpan-balik (open-loop) x y SISTEM • Dengan umpan-balik (closed-loop) x + SISTEM y UMPAN-BALIK 14

Komponen dalam Sistem Berumpanbalik Arah maju Gangguan d masukan a Sinyal aktuasi Elemen kendali b g 1 g c Variabel termanipulasi SISTEM Keluaran terkendali e g 2 f Elemen umpan-balik Arah balik 15

Contoh Pengaruh Perubahan • Tanpa umpan-balik (open-loop) SISTEM x y Gain = 1000 Jika gain sistem berubah, maka keluaran langsung terpengaruh. • Dengan umpan-balik (closed-loop) x + x-(y/10) SISTEM Gain =1000 y/10 y UMPAN-BALIK Gain = 1/10 16

Contoh Buat sistem tanpa umpan-balik dan dengan umpan-balik dari rangkaian di samping ini. Jawab : Keluaran sistem (pembagi tegangan) : Persamaan ini sudah menggambarkan sistem tanpa umpan-balik : 17

Untuk membuat sistem dengan umpan-balik, dihitung keluaran V 2 dalam kaitannya dengan arus yang mengalir I : Keluaran V 2 ternyata mengandung V 2 sehingga merupakan umpanbalik : 18

Contoh Aplikasi : Model Matematis Sistem Lengan Robot Buat model open-loop (tanpa umpan-balik) dan model closed-loop (berumpan-balik) dari sebuah lengan robot sederhana yang bisa bergerak linier kiri-kanan (dalam sumbu-x) yang digerakkan oleh sebuah motor. Motor memiliki gain = 2 dan plant (lengan robot) memiliki gain =10. Perhitungkan adanya gangguan (misalnya gesekan, massa). Jawab : Model sederhana open-loop : x = tegangan untuk menggerakkan motor (elemen kendali), u = elemen gangguan, y = keluaran gerak lengan robot. 19

Maka model matematisnya : Dari persamaan ini tampak bahwa gangguan memiliki pengaruh yang besar, yakni 10 kali dari kondisi awal. Untuk mengurangi pengaruh gangguan, maka dirancang model closed-loop. 20

• Adanya gangguan yang menyebabkan ketidakakuratan gerak lengan robot bisa dideteksi dengan sensor. • Yang perlu diperhatikan : antara keluaran dan masukan tidak sejenis, sehingga harus ada pengubah yang sesuai. • Contoh sistem dengan umpan-balik : • Keluaran gerak lengan dideteksi dengan sensor k yang akan mengubah kesalahan gerak menjadi tegangan koreksi k. y. • Sebuah elemen aktuasi A diperlukan untuk menyesuaikan masukan dari elemen kendali. 21

Maka persamaan keluarannya : ……………… (2) 22

Agar sistem menghasilkan keluaran yang akurat, maka Pers. (1) harus sama dengan Pers. (2) : Tampak bahwa dengan closed-loop gangguan sudah sangat diperkecil. 23