Project

Control: What’s it all about?

Judul di atas adalah pertanyaan yang pernah diajukan pada saya sewaktu kuliah dulu. Sebagai mahasiswa Teknik Elektro konsentrasi Ilmu Kendali, saya cukup sering ditodong pertanyaan macam itu oleh adik-adik angkatan yang masih mencari jati diri dan bertanya-tanya konsentrasi mana yang akan diambilnya. Lucunya, saya seringkali kesulitan untuk menjawabnya. Bahkan sampai sekarang pun tidak mudah bagi saya untuk menjawab pertanyaan ini. Apa sih sebenarnya ilmu kendali itu? Apa yang menjadi fokus bahasannya? Apa hubungannya dan bedanya dengan bidang ilmu lain? Dan mungkin yang tak kalah penting: Apa sih masalah yang sebenarnya ingin dipecahkan oleh bidang ilmu ini?

"Jika setiap instrumen bisa menyelesaikan pekerjaan sendiri, mematuhi atau mengantisipasi kehendak instrumen lain, jika pesawat berkelok-kelok dan pik menyentuh kecapi tanpa tangan untuk menggerakkan mereka, mandor tidak akan butuh pegawai dan tuan tidak akan butuh budak." - Aristoteles

“Jika setiap instrumen bisa menyelesaikan pekerjaan sendiri, mematuhi atau mengantisipasi kehendak instrumen lain, jika pesawat berkelok-kelok dan pik menyentuh kecapi tanpa tangan untuk menggerakkan mereka, mandor tidak akan butuh pegawai dan tuan tidak akan butuh budak.” – Aristoteles


Ilmu kendali (terjemahan dari control theory) adalah salah satu cabang ilmu yang sebenarnya lebih dekat dengan ilmu matematika. Jangan heran kalau mata kuliah kendali umumnya penuh dengan matematika. Kendali juga termasuk salah satu cabang ilmu keteknikan (engineering), bukan cuma monopoli teknik elektro saja. Mata kuliah semacam Teknik Kendali akan ditemukan di banyak jurusan keteknikan lain seperti teknik mesin, teknik kimia, dan teknik fisika. Bahkan, kalau bicara aplikasinya, ilmu kendali juga banyak ditemukan di ranah ilmu sosial seperti psikologi dan politik. Salah satu kemunculan paling awal dari tujuan ilmu kendali justru ditemukan di buku Aristoteles yang berjudul “Politics”, yang kata-katanya terpampang di atas. Dengan kata lain, tujuan dari kendali adalah automasi.

Seperti halnya cabang ilmu lain, ilmu kendali juga punya fokus tersendiri. Sesuai dengan tujuannya, ilmu kendali mempelajari bagaimana performa sebuah sistem dapat diamati dan dikendalikan agar sesuai dengan performa yang diinginkan. Sederhana, bukan? Ternyata, implementasinya tidak sesederhana itu. Masalah-masalah muncul ketika para peneliti berupaya mengendalikan berbagai macam hal di sekitar mereka: bagaimana sebuah sistem yang begitu rumit di sekeliling kita dapat direpresentasikan ke dalam suatu “model” yang sederhana, bagaimana mengatur agar sistem “tunduk” pada kemauan kita, dan lain sebagainya. Ilustrasi sederhana di bawah ini akan membantu kita memahami betapa tidaksederhananya kerjaan para mahasiswa kendali itu.

Mengendalikan timbangan agar seimbang itu tidak mudah. Yang begini aja nggak bisa, gimana mau ngendalikan hatimu?

Mengendalikan timbangan agar seimbang itu tidak mudah. Yang begini aja nggak bisa, gimana mau ngendalikan hatimu?

Gambar di atas menunjukkan sebuah sistem timbangan sederhana yang biasa kita temukan di pasar. Tugas kita adalah menyeimbangkan antara sayuran yang akan ditimbang di satu sisi dengan jumlah silinder “kiloan” di sisi yang lain. Ketika timbangan berada pada posisi setimbang, baru lah kita bisa menyimpulkan berapa bobot dari sayuran tersebut. Bagaimana caranya membuat sistem timbangan menjadi setimbang?

Kita bisa mulai dengan meletakkan seluruh sayuran terlebih dahulu. Lalu, kita coba letakkan satu silinder kiloan di sisi kanan timbangan. Dari situ, kita bisa mengamati apakah sayuran di satu sisi sudah seimbang dengan silinder kiloan di sisi lain. Jika sayuran masih lebih berat, kita tambahkan lagi silinder kiloan. Jika pada suatu saat kombinasi bobot silinder kiloan jadi lebih berat daripada sayuran, kita bisa mengurangi jumlah silinder kiloan dan menambahkan silinder yang bobotnya lebih kecil, misal silinder ons. Demikian seterusnya sampai sayuran akhirnya seimbang dengan silinder kiloan.

Selamat! Kamu baru saja berhasil menjalankan sebuah proses “kendali”pada suatu “sistem” timbangan! Gampang kan? Sekarang, mari kita coba perhatikan lebih jauh apa yang sudah kita lakukan. Sistem timbangan yang kita kendalikan ini biasa disebut sebagai plant. Plant di sini bisa berupa apa saja, mulai dari kendaraan bermotor, sistem pipa (piping) di suatu pabrik industri, rangkaian listrik, sistem robotika, sistem roket, dan lain sebagainya. Setiap plant mempunyai sifat atau karakteristik khas masing-masing. Untuk kasus timbangan tadi, salah satu karakteristiknya adalah sisi yang lebih berat berada pada posisi lebih rendah daripada sisi yang lebih ringan. Sebelum bisa melakukan proses kendali, tentu kita harus memahami dulu karakteristik sistem yang akan kita kendalikan. Di situlah perlunya proses modeling dan identifikasi sistem.

Sebuah plant mempunyai masukan (input) dan juga keluaran (output). Gampangnya, input adalah suatu besaran yang bisa kita berikan pada sistem sedangkan output adalah besaran terukur yang menjadi salah satu karakteristik sistem. Di contoh kasus timbangan tadi, yang menjadi masukan adalah jumlah silinder kiloan, yang bisa kita tambah atau kurangi sesuka kita, dan yang menjadi output adalah posisi ketinggian dari tiap sisi timbangan, yang bisa kita ketahui melalui pengukuran oleh mata kita.

Bisakah kendali dilakukan tanpa mengukur keluaran dari sistem? Ya bisa saja. Kalau kita sudah bisa mengira-ngira bobot dari sayuran di contoh kasus tadi, kita bisa saja langsung meletakkan silinder kiloan dalam jumlah tertentu tanpa harus mengamati timbangan dan mengoreksi jumlah silinder kiloan. Sistem kendali semacam ini biasa dikenal dengan sebutan open loop. Tapi tentu saja ini tidak mudah karena perkiraan kita akan bobot sayuran itu harus tepat. Yang lebih baik adalah dengan cara mengukur keluaran sistem, membandingkannya dengan acuan yang kita inginkan, dan mengoreksi masukan sistem seperti yang kita contohkan sebelumnya. Cara ini disebut sebagai close loop atau feedback.

Nah, kalau cuma sesederhana itu, lalu di mana susahnya? Memang, proses kendali itu sudah sedemikian biasa kita lakukan sehari-hari. Berjalan, nyetir mobil, naik sepeda: semuanya menuntut proses kendali yang rumit tapi terasa mudah bagi kita. Dan di situlah masalahnya: bagaimana kita bisa merancang suatu sistem yang bisa menggantikan seluruh proses kendali yang kita lakukan tadi. Ternyata, segala macam proses berpikir dan pengambilan keputusan yang terasa sepele bagi kita itu tidak mudah buat mesin. Merancang suatu sistem yang mampu mengobservasi plant, mengambil keputusan yang tepat, dan menghasilkan output yang sesuai sehingga plant yang dikendalikan bekerja sesuai dengan keinginan secara otomatis tanpa campur tangan manusia adalah ranah kerja ilmu kendali.

Rumit, bukan? Mengendalikan timbangan agar seimbang aja nggak bisa, gimana mau ngendalikan bahtera rumah tangga?

Advertisements
Standard

One thought on “Control: What’s it all about?

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s