Realita Tidak Sesuai Ekspektasi? Ilmu Kendali Akan Bertindak

Lintang Erlangga - April 1st, 2021

Ketika kita sebagai murid SMA, nampaknya jarang sekali bagi kita mendengar nama Teknik Kendali pada suatu universitas, yang paling umum didengar tentunya seperti Teknik Elektro, Teknik Mesin, Teknik Fisika, dan teknik-teknik lainnya. Hal ini disebabkan karena Teknik Kendali sendiri merupakan konsentrasi atau spesialisasi pada jurusan, kalau di UGM itu merupakan salah satu konsentrasi di Teknik Elektro. Mungkin cukup berbeda dengan artikel lainnya yang membahas tentang jurusan, kali ini kita bakal ngebahas konsentrasi bro!

Di sini kita gak bakal ngebahas seperti prospek kerja, karir di masa yang akan datang dan sebagainya, tapi lebih ke gambaran umum, mengenai apa yang dilakukan oleh orang-orang di Teknik Kendali.

Memang sepenting apa sih konsentrasi Teknik Kendali ini? Oke mungkin itu adalah pertanyaan yang pertama kali muncul dibenak kalian semua, saya akan menjawabnya dengan pertanyaan lagi (lah?), apakah kita hidup di dunia ini perlu ada yang mengatur (regulate)? Daripada saya menjawabnya dengan perlu atau tidak perlu, coba kalian bayangkan ketika di dunia ini tidak ada aturan.

Tentu yang dibenak kita akan banyak banget kegaduhan di muka bumi ini. Terus apa hubungannya dengan Teknik Kendali? Ilmu Teknik sendiri kan merupakan ilmu mengenai rekayasa, jadi orang-orang teknik itu tugas utamanya membuat desain, bisa banyak macam, contohnya mesin.

Di dunia industri sendiri, suatu mesin tentunya ingin dioperasikan sehingga perilaku dari mesin itu sesuai dengan yang kita inginkan, mulai dari sebuah conveyor beroperasi dengan kecepatan tertentu, kemudian mesin injeksi bekerja pada temperatur yang dituju, hingga manipulator (lengan robot) yang gerakkan dijaga untuk selalu presisi pada trajektori yang diinginkan. Sudah cukup jelas ya, apa jadinya kalau mesin-mesin tersebut gak ada yang ngatur terutama manipulator, bisa ngamuk-ngamuk gak jelas.

Dari isyarat untuk isyarat oleh isyarat

Udah kayak sistem pemerintahan aja ya, tapi jangan salah memang seperti itulah gambaran tentang ilmu kendali ini. Tapi sebelum lanjut, kita perlu tahu terlebih dahulu, emang isyarat apa itu apa sih? Tanpa perlu membuka ensiklopedia atau searching di Google, isyarat itu konsepnya sederhana, jadi intinya isyarat itu merupakan informasi, udah gitu aja.

Nah isyarat ini bisa banyak macam, ada yang dalam wujudnya listrik, bisa dalam bentuk suara, dalam bentuk gaya juga bisa. Jadi orang-orang di Teknik Kendali itu hidupnya selalu berurusan dengan isyarat, mulai dari menentukan keluaran isyarat atau respon dari objek yang ingin dikendalikan seperti apa, kemudian mengatur masukkan (input) isyarat kepada objek tersebut supaya responnya sesuai.

Sebagai informasi aja, di dalam ilmu kendali objek yang ingin dikendalikan dinamakan sebagai plant. Supaya ada gambaran kita sebut saja contohnya, misal motor listrik, kendaraan, dan robot.

Dalam realitanya, setiap plant mempunyai rentang masukkan yang terbatas, maksudnya tidak semua nilai masukkan dapat diberikkan mentah-mentah kepada plant, bisa itu karena spesifikasi plant-nya yang terbatas, hingga ada yang mengakibatkan plant tersebut berperilaku aneh hingga membahayankan manusia.

Dan disinilah tantangan kita untuk mendesain pengendali (controller) yang dapat mengatasi permasalahan tersebut.

Fun fact: Kalau di DTETI UGM kami menyebutnya sebagai isyarat, sedangkan di STEI ITB mereka menyebutnya sebagai sinyal. Tapi gak ada perbedaaanya kok, sama aja, jangan serius ya saya cuman melihatnya pada nama salah satu mata kuliahnya.

Ketika matematika dan fisika bersatu

Secara mendasar memang fisika itu gak bisa lepas dari matematika, yang jadi pertanyaan, kenapa saya sebut matematika dan fisika bersatu? Jadi yang dimaksud sama saya yaitu bagaimana kita menggunakan ilmu tentang matematika dan fisika digunakan secara terpisah tapi mempunyai tujuan utama yang sama.

Oke kita mulai dari bagaimana kita memodelkan suatu plant terlebih dahulu. Hal yang menjadi daya tarik kita dalam memodelkan perilaku dari plant yaitu dinamikanya.

Mungkin jika dunia ini bekerja tanpa dinamika bisa saja ilmu ini tidak lahir di dunia atau bisa saja tidak begitu menarik untuk dipelajari, mengingat objek-objek disekitar kita dapat berubah keadaan (state) dalam waktu yang singkat, atau bahkan tidak membutuhkan waktu untuk berubah, bisa dibayangkan ya.

Objek yang diam memerlukan percepatan untuk berubah dari kondisi diam menjadi gerak dalam selang waktu tertentu, beda potensial pada kapasitor diperlukan waktu untuk mencapai nilai tertingginya, dan ini menjadi tantangan tersendiri untuk orang-orang Teknik Kendali.

Di samping ingin mencapai tujuan tertentu (respon yang diinginkan) tapi bagaimana juga mengatasi performa sistem secara keseluruhan (plant beserta pengendalinya) sehingga responnya tidak lambat. Nah jadi dalam upaya mendeskripsikan perilaku sistem kita menggunakan ilmu fisika.

Secara garis besar, menurut saya tujuan dari pengendali itu memberikan respon yang sesuai dengan yang diinginkan. Ketika ada perbedaan antara yang diinginkan dengan respon dari plant, perbedaan inilah yang menjadi bekal dalam pembuatan pengendali.

Ada beberapa metric atau satuan ukur dalam pembuatannya ini, tergantung kebutuhan, ada yang sekedar mencapai objektif saja, ada yang ingin performanya cepat, hingga ada yang performanya terjaga meskipun ada gangguan dari luar atau robust, dan disinilah ilmu matematika sangat terpakai untuk menyelesaikan persamaan-persamaan yang memodelkan sistem ini, untuk mencari nilai yang optimal.

Mungkin cukup sekian pengenalan singkat dari Teknik Kendali ini, mohon maaf jika ada salah kata, tulisan ini merupakan buah dari sudut pandang saya selama kuliah di konsentrasi tersebut selama 2 tahun, terima kasih. Dari pemaparan ini apakah diantara kalian ada yang tertarik untuk mempelajari ilmu kendali? Jawab di kolom komentar ya.