Assalamu’alaikum dan selamat datang.

Subjek BMM3613 Automatic Control adalah subjek yg diperkenalkan ke dalam program kejuruteraan mekanikal untuk mendedahkan kepada para pelajar berkaitan kejuruteraan sistem kawalan atau control system engineering. Subjek ini membincangkan bagaimana sesuatu sistem atau proses (system or plant) itu boleh dikawal menggunakan controller atau compensator bagi mengurangkan kebergantungan kepada operator atau bagi mengurangkan kesilapan dalam sesuatu operasi.

Sistem kawalan itu sendiri sebenarnya bukanlah suatu perkara yg baru muncul bersama kepesatan pembangunan teknologi tapi sudah lama wujud secara semulajadi di dalam kehidupan. Contoh mudah adalah dengan memerhatikan bagaimana reaksi manusia terhadap persekitaran. Bila kita tersentuh sesuatu bahan yg panas, refleks dari otak akan mengarahkan supaya kita menjauh daripada sumber panas tersebut. Di sini dapat dilihat bagaimana tubuh badan manusia beroperasi seperti sebuah sistem kawalan yg canggih.

Untuk memahami sesuatu sistem kawalan, adalah perlu untuk kita memahami apakah output yg kita mahu kawal, apakah input yg terlibat dan apakah gangguan atau disturbance yang mampu mempengaruhi output tersebut, apakah blok asas yg mendirikan sistem tersebut. Setelah mengenalpasti kesemua elemen yang disebutkan tadi, seorang jurutera kawalan akan mendapat gambaran penuh tentang sebuah sistem atau plant seterusnya melihat bagaimanakah caranya untuk membantu membaiki output sistem berkenaan.

Sebelum meneliti setiap elemen satu persatu, mari kita lihat contoh reaksi tubuh badan manusia terhadap suhu yang ekstrim tadi. Dalam kes ini, objektif sistem kawalan ini adalah utuk memastikan tubuh badan manusia berada pada persekitaran suhu yang selamat. Inputnya sudah tentu sekali adalah suhu dari bahan yang disentuh tadi. Sensor yg terlibat di sini adalah reseptor pada kulit, pusat pemprosesan data dari reseptor ini sudah tentu otak, dan actuator atau pelaksana kepada arahan dari otak adalah otot pada lengan manusia. Proses ini berterusan sehinggalah reseptor pada kulit tadi mula mengesan suhu yg selamat.

Dari contoh ini kita dapat lihat bagaimana proses kawalan sedang berlaku. Proses ini banyak diadaptasikan ke dalam sistem kawalan canggih pada hari ini. Adalah menjadi satu keperluan pelajar untuk memahami gambaran kasar bagaimana sesuatu sistem itu beroperasi sebelum menumpukan perhatian kepada setiap elemen dalam sistem tersebut.

Kebiasaannya sebuah sistem kawalan akan mempunyai controller dari komponen elektronik contohnya PID controller. Jadi untuk controller memproses maklumat, peranti sensor diperlukan bagi menukar isyarat input dan output kepada isyarat elektrik. Sebuah sistem mekanikal pula kebiasaannya mempunyai input dalam bentuk force untuk sistem translational dan torque untuk sistem rotational. Ini bermakna suatu peranti yg dikenali sebagai actuator diperlukan untuk menterjemah isyarat elektrik dari controller menjadi force atau torque.

Pelajar diharap boleh mendapatkan gambaran yg lebih jelas dengan contoh berikut. Sebuah empangan menggunakan sistem automatik pada outlet gate bagi memastikan paras air di empangan sentiasa berada pada kadar tertentu, h. Sebuah sensor bagi mengukur paras air ditempatkan ditempat yg sesuai. Sensor ini boleh jadi LVDT atau laser sensor yg sesuai. Sebuah komputer digunakan bagi merekod bacaan dari sensor. Di sini dapat dilihat input dari sistem mekanikal ditukarkan dari bacaan fizikal, h kepada isyarat elektrik, i. Jika bacaan pada ketika itu melebihi paras bacaan yg dibenarkan, komputer akan memberikan isyarat bahawa air empangan mesti dikurangkan.

Perlu diingat di sini bahawa isyarat yg dihantar oleh komputer adalah isyarat elektrik, i maka sebuah peranti diperlukan untuk menukarkan isyarat elektrik, i ini kepada pergerakan pintu empangan, f. Boleh jadi di sini empangan berkenaan menggunakan sebuah motor elektrik bagi mengawal bukaan pintu empangan. Peranti ini dikenali sebagai actuator yg mengubah isyarat elektrik, i dari komputer menjadi pergerakan mekanikal, f seterusnya menyebabkan paras air, h berubah.

Gambaran blok diagram sistem empangan tadi adalah seperti berikut.

Perhatikan bagi setiap blok atau subsystem dalam blok diagram ini, output dari blok pertama akan menjadi input kepada blok kedua. Maka adakah perlu bagi pelajar memastikan kuantiti fizik bagi blok berkaitan adalah sepadan. Gambaran ini mungkin tidak tepat bagi situasi sebenar sebuah empangan yang melibatkan lebih banyak lagi input selain dari aras air, h. Tapi ianya sekadar contoh untuk perbincangan permulaan. Sistem sebenar empangan melibatkan lebih banyak parameter dan ianya adalah lebih kompleks.

Pelajar boleh mula memerhatikan sistem dan membayangkan sistem kawalan yg sedang berlaku, auto-cruise kereta atau autopilot kapal terbang, atau mungkin sistem penghawa dingin di rumah. Bincangkan apakah output yg cuba dikawal oleh sistem tersebut, berapakah blok diagram yg terlibat, sensor apakah yg sesuai digunakan, dan apakah actuator yg digunakan.

Topik seterusnya adalah bagaimana untuk mendapatkan model matematik bagi sesuatu sistem dan transfer function bagi setiap blok. Its math time guys!

Eh ouh!