Apa perbedaan antara Noise, Disturbance, and Uncertainty??
Dalam teknik kontrol, kita sering mendengar istilah-istilah ini: Noise, Disturbance, dan Uncertainty. Apakah istilah-istilah ini memiliki arti yang sama? Jika demikian, mengapa kita menyebutnya dengan istilah yang berbeda? Atau jika maknanya berbeda, apa dampak dari istilah-istilah tersebut dalam sistem kita? Saya rasa beberapa pertanyaan di atas cukup sering muncul di benak kalian, terutama jika kalian seorang mahasiswa teknik kontrol. Jadi, dalam artikel ini, saya akan mencoba menjelaskan sejelas mungkin tentang istilah-istilah ini.
Kita mulai dengan Noise (kebisingan). Istilah ini cukup familiar di telinga kita walaupun kita bukan mahasiswa teknik kontrol. Dalam teknik kontrol, kita perlu memperhatikan noise, terutama jika kita menggunakan kontroler yang ada derivative-nya. Misalnya, jika kita menggunakan kontroler Proportional-Derivative (PD), maka kita perlu menambahkan pekerjaan ekstra seperti merancang low-pass filter untuk menekan efek noise pada pengontrol PD. Noise biasanya berfrekuensi tinggi, itulah sebabnya kita terkadang menggunakan low-pass filter. Noise bisa datang dari mana saja dengan berbagai cara, seperti dari pembacaan sensor, dari konektor atau kabel, lingkungan, dan sebagainya. Karena itu, kalian mungkin sering mendengar istilah ini: noise pengukuran, noise output, dan noise input. Sama seperti namanya, noise pengukuran dapat ditemukan dalam pembacaan sensor dan sama untuk noise input dan output yang berpengaruh pada input dan output dari sistem kita. Jika kalian menghubungkan mikrofon dengan speaker, terkadang, meskipun kalian tidak berbicara di mikrofon, selalu ada suara kecil dari speaker kalian. Itu terjadi karena noise. Noise juga memiliki spektrum yang berbeda-beda seperti white noise, pink noise, atau brown noise. Namun demikian, saya akan membahas jenis noise khusus ini di posting lain. Nah, apakah mungkin noise tersebut membuat sistem kalian menjadi tidak stabil? Jawabannya tergantung pada seberapa baik kalian mendesain kontroler kalian. Jika pengontrol kalian sangat sensitif terhadap noise, maka noise dapat membuat sistem kalian menjadi tidak stabil.
Uncertainty (ketidakpastian) atau kadang disebut variasi. Menurut [1], uncertainty adalah kesalahan antara sistem nyata dan model matematika. Misalnya, mobil adalah sistem nonlinier yang sangat kompleks, namun, kita sering mengasumsikan bahwa model matematis mobil adalah linier. Ini akan menghasilkan respons yang tidak akurat antara mobil tersebut dengan model matematisnya. Selain itu, uncertainty juga bisa datang dari manufaktur atau industri. Sebagai ilustrasi, jika sebuah pabrik mobil telah memproduksi seratus mobil, namun semua mobil tidak 100% identik. Selalu terdapat sedikit perbedaan antara setiap mobil. Contoh lain, model matematis truk trailer tanpa muatan akan berbeda dengan yang memiliki muatan penuh. Apakah kalian punya contoh lain?? Silakan taruh di komentar. Jika kalian mahasiswa teknik kontrol, maka kalian mungkin pernah mendengar tentang structured uncertainty and unstructured uncertainty. Pertama kali mendengarnya, jangan khawatir :). Kalian akan akan mempelajarinya di sistem kontrol robust. Dari penjelasan saya tentang uncertainty, kalian dapat menyimpulkan sendiri seberapa signifikannya uncertainty mempengaruhi sistem kalian.
Berdasarkan [1], disturbance (gangguan) adalah sinyal yang cenderung mempengaruhi nilai output suatu sistem. Jika disturbance dihasilkan di dalam sistem, maka disebut internal disturbance, sedangkan eksternal disturbance dihasilkan di luar sistem dan merupakan input. Istilah disturbance sering muncul ketika kalian membaca konferensi, jurnal, majalah, atau makalah yang secara khusus membahas tentang sistem kontrol. Untuk mobil, disturbance tersebut dapat berupa gundukan jalan (eksternal), jalan menanjak dan menurun (eksternal), hembusan angin (eksternal), pengontrol tingkat rendah yang tidak akurat (internal), dan sebagainya. Selain itu, kalian mungkin juga pernah mendengar tentang input disturbance dan output disturbance. Input disturbance dapat mempengaruhi model matematis dari plant (sistem dinamis) karena ditambahkan sebelum plant. Misalnya, dinamika aktuator yang tidak dimodelkan, hembusan angin, parameter dari plant yang berubah-ubah, dan uncertainty. Output disturbance akan mempengaruhi output sinyal pada sistem seperti noise pada pembacaan sensor. Disturbance itu bisa membuat sistem kalian tidak stabil. Oleh karena itu, ketika merancang sebuah kontroler, kalian perlu mempertimbangkan disturbance seperti besarnya disturbance di sistem kalian. Kalian harus ingat bahwa kontroler kalian harus dirancang dengan cara tertentu untuk dapat menangani disturbance tertentu.
Input disturbance di tunjukkan oleh \(d_i\) sedangkan output disturbance di tunjukkan oleh \(d_o\).
Referensi:
[1] K. Ogata, Modern control engineering. Prentice hall Upper Saddle River, NJ, 2010.
[2] R. Vilanova, V. M. Alfaro, A. Visioli, and M. Barbu, “Considerations on the disturbance attenuation problem for PI/PID controllers for a generic load disturbance dynamics,” in 2017 22nd IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), 2017: IEEE, pp. 1–8.
Komentar
Posting Komentar