Proses Integratif vs Proses Berregulasi Diri: Prinsip Inti & Aplikasi
Proses yang bersifat integratif cenderung menghasilkan output yang proporsional terhadap total running dari nilai input yang telah terakumulasi seiring waktu. Jika input menjadi negatif, proses akan membawa penurunan proporsional dalam amplitudnya, menurunkan output. Misalnya, untuk tangki air, input adalah jumlah cairan yang mengalir masuk sementara output adalah level air yang dipertahankan tangki. Selama input tetap positif, level air akan terus naik, namun ketika input menjadi negatif (lebih banyak keluar dari masuk), level output akan turun.
Mari kita sekarang pertimbangkan operasi servo motor. Tegangan input di seluruh motor menentukan torsinya, yang kemudian mempercepat beban. Rotasi berkelanjutan selama tegangan input tidak nol dan posisi beban bergantung pada rotasi yang terakumulasi. Jika tegangan input menjadi negatif, poros mulai berbalik arah dan posisi output menurun. Perilaku baik tangki air maupun servo motor mirip karena kedua entitas akan mempertahankan level output mereka selama input non-negatif.
Semua proses integratif berperilaku dengan cara ini. Input terakumulasi dan diedarkan ke lingkungan sekitar. Laju di mana dua proses ini terjadi tergantung pada mesin yang dikontrol serta faktor fisik seperti gesekan, drag, dan inersia. Namun, setelah input dimasukkan ke dalam sistem, ia ada sampai nilai negatif membatalkannya.
Proses Non-Integratif
Pertimbangkan tangki air yang bocor. Ia akan terus kehilangan air terlepad dari inputnya. Serupa, servo motor yang berputar melawan torsi spring akan terus kehilangan posisi terlepad dari nilai tegangan. Proses seperti ini dapat mencapai titik ekuilibrium di mana penambahan dapat diimbangi oleh kehilangan yang tidak dapat diprediksi. Misalnya, akan mustahil bagi tangki dengan beberapa bocor untuk memiliki level output di atas titik tertentu. Proses ini non-integratif, mengakumulasi input mereka tetapi hanya mencapai titik tertentu yang merupakan ekuilibrium antara aliran masuk dan keluar.
Harus dicatat bahwa hanya beberapa proses integratif yang tidak memiliki kehilangan spontan, sementara beberapa proses non-integratif memiliki konstanta waktu yang cukup lama, sehingga sulit bagi mereka untuk mencapai titik ekuilibrium. Ini memburamkan garis antara keduanya.
Memilih Pengontrol
Tugas insinyur kontrol adalah mengidentifikasi sifat proses dan ke ujung spektrum mana ia tergolong. Ini memungkinkan dia/ia untuk memilih strategi kontrol yang sesuai dengan proses. Mengatur proses non-integratif lebih mudah karena titik ekuilibrium menetapkan batas alami pada output. Pengontrol tidak perlu melalui proses melelahkan untuk mencari input yang tepat.
Itulah sebabnya proses non-integratif kadang-kadang disebut self-regulating karena kemampuan mereka untuk mencapai steady state tanpa kebutuhan intervensi dari pengontrol. Namun, upaya pengontrol feedback masih diperlukan untuk meningkatkan/menurunkan input proses jika diperlukan.
Pengontrol PI dan PID tradisional dirancang untuk bekerja dengan proses integratif dan self-regulating; konfigurasi namun, berbeda. Sebagian besar aturan tuning mempertimbangkan keduanya, menyediakan rumus di mana parameter P, I, dan D pengontrol dapat dihitung.
Kadang-kadang, bahkan P-controller sederhana dapat memenuhi persyaratan proses integratif karena akumulasi yang terjadi. Ini memberi pengontrol karakteristik yang sama dengan integrator dalam pengontrol PI atau PID. Juga, jika tujuan pengontrol adalah untuk mengidentifikasi magnitudo input yang diperlukan untuk memaksa output cocok dengan setpoint tertentu, maka P-controller cocok.
Hal yang sama tidak dapat dikatakan untuk proses non-integratif karena P-controller mungkin menyerah sebelum output mendekati setpoint. Ini akan menghasilkan steady-state error yang akan bertahan bahkan jika pengontrol mencoba menyesuaikan gangguan beban. Kesalahan ini juga dapat mempengaruhi proses integratif dan disebabkan oleh parameter fisik seperti densitas cairan yang bervariasi.
