MK Konsep Konsep Tekn Teknolog ologii
SISTEM
MK Konsep Konsep Tekn Teknolog ologii
SISTEM SISTEM = JALINAN DARI BERBAGAI B AGIAN YANG BERINTERAKSI BERINTERAKSI
SISTEM SIST EM DITANDAI DITANDAI DENGAN MASUKAN DA N KELUARA N
1
SISTEM
MK Konsep Konsep Tekn Teknolog ologii
CONTOH-1 : MA SUK A N Penekanan pedal gas
SISTEM
KELUARAN
mobil
kecepatan
Dalam Dalam hal ini : SIS SISTE TEM M = MOBIL MOBIL CONTOH-2 : MASUK A N
SISTEM
KELUARAN
suhu suhu air makan makanan an ikan ikan
peternakan
Ikan kan muda dari dari
ikan
ika ikan untuk untuk dijua dijuall
pembibitan Dalam Dalam hal ini : SISTE SISTEM M = PET PETER ERNAKAN NAKAN IKAN IKAN
SISTEM
MK Konsep Konsep Tekn Teknolog ologii
=================================== ================= ===================================== =========================== ======== MASUKKAN DAPAT JUGA B ERBENTUK ERBENTUK ABSTRAK (B UKAN BENDA FISIK) Misa isalnya lnya dala dalam m conto contoh h pete peterna rnaka kan n ikan ikan di atas tas : • Program rogram pan panen en ikan ikan
------------- > berapa berapa kali kali pane panen n perta pertahun, hun, bertepa bertepatan tan dengan dengan musim apa, apa, dst
• Cara pena penangk ngka apan pan
-------- > mengg mengguna unaka kan n alat/ lat/me meto toda da apa berapa berapa hari dilakuka dilakukan, n, dst
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------BAGAIMANA DAPAT MEMBEDAKAN MASUKAN DAN KELUARAN? Mas u k an
----- >
Seb ab
(ek s i t as i , pe pen g g er ak , in in s t r u k s i , sasaran/kriteria)
K el u ar an
----- >
A k i b at
(r es p o n s )
=================================== ================= ===================================== =========================== ========
2
SISTEM
MK Konsep Teknologi
UNTUK SISTEM YANG SAMA, MASUKAN DAN KEL UARAN DAPAT BERBEDA KA RENA TERGANTUNG PADA MASAL AH YANG INGIN DITINJAU
Contoh : Kecepatan
Mobil dan
Pemakaian
mobil
jalan
bahan bakar
Jumlah
Mobil dan
Jarak yang
bahan bakar
jal an
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 masingmasing sub sistem - Bagaimana keluaran suatu subsistem menjadi masukan subsistem lainnya - Mendapatkan gambaran menyeluruh (overview) yang jelas - Memperkirakan kemungkinan dimana dapat timbul “ masukan gangguan”
3
MK Konsep Teknologi
SISTEM BERDASARKAN ITU : Dapat mengadakan perubahan untuk memperoleh keluaran total 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
SISTEM
PERANAN MODEL DALAM MEMPELAJA RI 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 : N
T waktu (hari)
Proyek
ju ml ah peker ja
penyelesaian proyek
T T1 Model grafis perubahan N
T2
terhadap T N1 N2
N
4
MK Konsep Teknologi
SISTEM LEBIH LANJUT : T
T
60
C
A
B
60
50
50
40
N
33 40 45
Proyek saat ini berjalan dengan
Jika Model A yang tepat, harus
40 pekerja, kemudian proyek
ditambahkan 5 pekerja
diinginkan selesai dalam 50 hari
Jika Model B yang tepat, jumlah
N
pekerja harus dikurangi 7 orang
------------------------------------------------------------------------------------------------BERARTI MODEL ITU PENTING DALAM PENDEKATAN SISTEM -------------------------------------------------------------------------------------------------
SISTEM
MK Konsep Teknologi
SISTEM DAPAT MENJADI LEBIH K OMPLEKS Misalnya : PENGAMATAN POSISI MOBIL
PENGEMUDI
KECEPATAN
MOBIL DAN
MOBIL
JALAN ROUTE PERJALANAN
PENEKANAN PEDAL GAS
POSISI BARU MOBIL
Diagram kotak suatu sistem dapat merupakan rangkaian seri, paralel, at au g ab un gan s er i d an p ar al el (m is al ny a p en gem ud i s ec ar a s im ul tan menekan pedal gas sambil memutar kemudi, setelah itu melakukan gerakan tunggal memindahkan tuas persneling)
5
SISTEM
MK Konsep Teknologi
CONTOH : SISTEM PENYEJUK UDARA (AC) 1
2 4
5
6
7
3
1 = SUHU RUANGAN YANG DIKEHENDAKI 2 = SUHU RUANGAN YANG SEBENARNYA 3 = TERMOMETER DI DALAM TERMOSTAT 4 = PENGUKUR PERBEDAAN SUHU 5 = SAKELAR UNTUK MENYALAMATIKAN MOTOR PENYEJUK 6 = MOTOR PENYEJUK UDARA 7 = BAGIAN EVAPORATOR DARI PENYEJUK UDARA BESERTA RUANGANNYA
SISTEM
MK Konsep Teknologi
SEMAKIN 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 masuk an dan keluar an pen ting ? Bagaimana keluaran ditentukan oleh masukan?
KEMUDIAN UNTUK MENYEMPURNAKAN PERFORMANSI : • •
Bagaimana mengubah hubungan masukan dan keluaran? Apakah masu kan dap at di kont ro l?
6
SISTEM
MK Konsep Teknologi
CATATAN TENTANG MASUKAN DAN K ELUARAN : -
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 Jumlah penduduk
Mobil dan jalan
Kebutuhan bahan bakar
?
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)
SISTEM
MK Konsep Teknologi
==============================================================
RINGKASAN 1. SISTEM = JALINAN BAGIAN-BAGIAN YANG BERINTERAKSI 2. SISTEM DITANDAI OLEH MASUKAN DAN KELUARAN 3. ANALISIS SISTEM BERGUNA UNTUK MENYEMPURNAKA N PERFORMANSI SISTEM 4. SISTEM PERLU DIGAMBARKAN DENGAN LENGKAP DAN TELITI ==============================================================
7
MK Konsep Teknologi
SISTEM BEBERAPA SISTEM DASAR : - SCALOR - ADDER - INTEGRATOR - DLL BANYAK DIJUMPAI DALAM BERBAGAI SISTEM MERUPAKAN KOMPONEN PENTING DALAM KOMPUTER ANALOG
MK Konsep Teknologi
SISTEM SCALOR KELUARAN SAMA DENGAN SUATU KONSTANTA KAL I MASUKAN
MASUKAN
SCALOR
KELUARAN
X
K
Y
Y = K.X
8
MK Konsep Teknologi
SISTEM ADDER KELUARAN MERUPAKAN PENJUMLAHAN DARI DUA/LEBIH MASUKAN
MASUKAN X MASUKAN
KELUARAN
ADDER
Y
U
Y = X + U
MK Konsep Teknologi
SISTEM CONTOH Mencari IQ rata-rata dari 500 mahasiswa baru berdasarkan syarat penerimaan yaitu yang diterima hanya mereka dengan IQ = 120 dan IQ = 105
ju mlah mah asisw a
SCALOR
dengan IQ 105
105/500 ADDER
ju mlah mah asisw a
SCALOR
dengan IQ 120
120/500
IQ rata-rata
9
MK Konsep Teknologi
SISTEM INTEGRATOR KELUARAN MERUPAKAN INEGRASI DARI MASUKAN, ATAU MASUKAN MERUPAKAN L AJU PERUBAHAN DARI KELUARAN
Y0 MASUKAN X
INTEGRATOR
Y =
KELUARAN Y
X.dt + Y0
Y0 = harga awal Y
MK Konsep Teknologi
SISTEM CONTOH 1 : PENGISIAN RESERVOIR
Volume awal pada jam 8 pagi
Penambahan air Q (liter/detik)
volume air dalam INTEGRATOR
reservoir V
10
MK Konsep Teknologi
SISTEM CONTOH 2 : PERCEPATAN, KECEPATAN DAN POSISI MOBIL
kecepatan awal
percepatan
INTEGRATOR
posisi awal
kecepatan
INTEGRATOR
posisi
MK Konsep Teknologi
SISTEM CONTOH 3 : KEPENDUDUKAN
P0 = 160 juta pada 1984
Pertambahan penduduk pertahun (p)
INTEGRATOR
Jumlah penduduk (Populasi = P)
P = P0 + p
11
SISTEM
MK Konsep Teknologi
SISTEM YANG TIDAK SEDERHANA : KEPENDUDUKAN Per ub ah an d is eb ab kan o leh :
K EL AHIRAN KEMATIAN IMIGRASI EMIGRASI
JUMLAH KELAHIRAN P0
ADDER
POPULASI (P)
JUMLAH -1
KEMATIAN
SISTEM
MK Konsep Teknologi
SISTEM YANG TIDAK SEDERHANA : KEPENDUDUKAN
KELAHIRAN PER TAHUN
INTEGRATOR
P0 KEMATIAN PER TAHUN
ADDER INTEGRATOR
POPULASI (P)
-1
12
SISTEM IP
MK Konsep Teknologi
L
INTEGRATOR P0 ADDER
P
INTEGRATOR
I-E
-1
INTEGRATOR
M NP L
=
angka kelahiran
I
=
imigrasi per tahun
M
=
angka k ematian
E
=
emigrasi per tahun
SISTEM
MK Konsep Teknologi
LEBIH LANJUT LEBIH RUMIT
ADDER INTEGRATOR
-1
P
M
POLUSI
PERSEDIAAN
(PENCEMARAN)
MAKANAN
13
MK Konsep Teknologi
14
MK Konsep Teknologi
ARTI Hubungan dari beberapa kejadian yang berbeda dan kadang-kadang dalam suatu cara yang rumit (complicated), mereka saling mempengaruhi
KATA KUNCI hubungan, kejadian-kejadian, rumit, saling pengaruh
CIRI SISTEM Beberapa
sebab berbeda
bersama-sama
mempengaruhi
akibat
keseluruhan dan memberikan hasil akhir
Masukan/Input = Penyebab Keluaran/Output = Hasil Akhir
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
MK Konsep Teknologi
SISTEM TERBUKA (OPEN LOOP SYSTEM) ELEMEN
ELEMEN OUTPUT
INPUT KENDALI
SISTEM
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK Pemroses Sinyal INPUT
E =I -O ERROR/ SIMPANGAN O
ELEMEN
OUTPUT
SISTEM
Umpan balik
15
Contoh sistem yang menggunakan umpan balik :
MK Konsep Teknologi
MK Konsep Teknologi
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK Pemroses Sinyal INPUT
E =I -O ERROR/ SIMPANGAN O
ELEMEN
OUTPUT
SISTEM
Umpan balik
Pemroses sinyal = komparator / pembanding
• Umpan balik merupakan ciri khas dari sistem yang mempunyai sasaran, pengaturan/pengendalian • Umpan balik digunakan sebagai sinyal yang mengendalikan/mengatur sistem • Error digunakan sebagai sinyal penggerak pengendalian
16
MK Konsep Teknologi
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK pembanding INPUT error X-(Y/10)
X
penguat Skalor
Skalor
OUTPUT
100
10
Y
1
Y/10
10
Bila sistem berfungsi dengan baik, maka akan diperoleh output: Y = 1000(X-(Y/10)) = 1000X – 100Y 101Y = 1000X
Y = (1000/101)X
10X
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
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK pembanding INPUT error X-(Y/10)
X
penguat Skalor
Skalor
OUTPUT
100
10
Y
Y/10
1 10
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 = 0.1GX G = 90
17
MK Konsep Teknologi
PENGENDALIAN SISTEM TERHADAP GANGGUAN LUAR SISTEM TANPA UMPAN BA LIK gangguan U input X
2
Skalor
adder
Skalor
10
2X+U
2X
output Y 20X+10U
Sistem dirancang sebagai penguat dengan konstanta penguat 20 artinya bila diberikan input sebesar X, diharapkan output adalah : Y = 20 X Tetapi karena adanya gangguan luar sebesar U terhadap sistem, maka otuput yang dihasilkan adalah : Y = 20 X + 10 U
MK Konsep Teknologi
PENGENDALIAN SISTEM TERHADAP GANGGUAN LUAR SISTEM DENGAN UMPAN BALIK
gangguan U pembanding INPUT X
Skalor
Skalor
A
2
(1)
(2)
BY
ADDER (3)
Skalor
OUTPUT
100
Y
(4)
(5)
Skalor B
(1) er ro r = X – B Y (2) A (X – B Y) (3) 2A (X – B Y) (4) 2A (X – BY) + U (5) Y = 20 (A (X - BY)) + 10U
=
20 A 1 + 20 AB
X +
10 1 + 20 AB
U
18
MK Konsep Teknologi PENGENDALIAN SISTEM TERHADAP GANGGUAN DI DALAM SISTEM (INTERNAL) KOMPENSASI OTOMATIS SISTEM DENGAN UMPAN BALIK gangguan U pembanding INPUT X (1)
Skalor
Skalor
A
2 (2)
BY
ADDER (3)
Skalor
OUTPUT
100
Y
(4)
(5)
Skalor B
Bila diinginkan pengaruh gangguan ditekan sampai 1/40 kali dibandingkan dengan saat sistem tidak menggunakan umpan balik, maka: 1 + 20 AB = 40 dan A / (1 + 20 AB) = 1 : A = 40 dan
artinya
1 + 20 AB = 40, jadi B = (39/800)
sehingga : Y = 20 X + (1/40) 10 U
MK Konsep Teknologi PENGENDALIAN SISTEM TERHADAP GANGGUAN DI DALAM SISTEM (INTERNAL) KOMPENSASI OTOMATIS SISTEM TANPA UMPAN BA LIK Rawan
Input X
terhadap kelemahan internal
Penguat G = 10
Output Y
Diinginkan bila diberikan input sebesar X, akan diperoleh output Y = 10X Bila penguat G mengalami penurunan sebesar 10%, artinya bilai G = 9, maka diperoleh output Y = 9X jadi
output juga turun sebesar 10%
19
MK Konsep Teknologi
UMPAN BALIK NEGATIF DAN POSITIF Umpan Balik Negatif +
Input
error E = I - O Output sistem
Umpan Balik Positif +
Input
error E = I + O + Output sistem
Bila O dijumlahkan pada I, akan terjadi umpan balik positif E membesar dikuatkan diumpanbalikkan meledak (membesar tidak terkendali)
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK DIPERLAMBAT (DELAY) INPUT
MK Konsep Teknologi
sinyal error
KOMPARATOR
PROSES
OUTPUT
PERLAMBATAN
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
20
KETIDAKSTABILAN DALAM SISTEM BERUMPANBALIK
MK Konsep Teknologi
Disamping beberapa keberhasilan sistem berumpanbalik seperti yang telah diuraikan di muka, ada hal-hal yang bersifat negatif, seperti: - sistem menjadi lebih rumit - ada kemungkinan sistem menjadi tidak stabil Contoh : Lintasan
Ledakan
mobil pada tikungan
Kemudi kurang membelok
Kemudi terlalu membelok
(under steering)
(over steering)
bom hidrogen
Ledakan populasi cecak di Bermuda, yang semula digunakan untuk mengatasi gangguan nyamuk
PEMANFAATAN
MK Konsep Teknologi
SISTEM DENGAN UMPAN BALIK MEMBUAT OUTPUT SAMA DENGAN INPUT Contoh : INPUT I
PEMBANDING
ERROR I - O
SKALOR K
OUTPUT O
Umpan Balik
Error = input – output
O = K(I – O) O = KI – KO O + KO = KI O (K + 1) = KI O = { K / (K + 1) } I
Bila K >>>, maka O
I
21
MK Konsep Teknologi
Masalah penetapan produksi
harga ratarata sepatu yang
harga sepatu komparator
error
jumlah
jumlah
pabrik produksi
yang
pasar
sebenarnya
diinginkan
Pengendalian kendaraan
v acuan
v error
pedal
mesin dan elemen
gas angka (km/jam)
v kendaraan
transmisi sumbu putaran
speedometer
roda
MK Konsep Teknologi
Tugas : Gambarkan sistem di dalam masalah : a)
Penetapan harga minyak di organisasi OPEC
b) Penetapan IP kelulusan mahasiswa/i
22