Suatu sistem dapat dikatakan dinamis ketika sistem tersebut memiliki keluaran yang tidak berubah seketika terhadap perubahan masukannya, dan kondisi ini akan terus terjadi hingga masukan tersebut bernilai konstan. Contoh sistem dinamis banyak ditemukan pada sistem elektrik. Seperti yang telah kita ketahui bahwa pada sistem elektrik terdapat rangkaian yang memiliki komponen resistif, kapasitif, atau induktif dan memiliki sumber tegangan atau arus. Adapun contoh sistem dinamis yang paling mudah adalah televisi, televisi memiliki respon dinamis antara penerimaan gambar dari receiver terhadap penampilan gambar di layar. Tegangan dan arus juga memiliki respon dinamis disaat kita mematikan atau menyalakan saklar lampu.
Sistem dinamis dapat ditemukan pada berbagai disiplin ilmu teknik tidak hanya pada elektrik namun juga pada bidang mekanika, fluida, dan termis. Dan uniknya adalah tiap sistem tersebut memiliki analogi terhadap sistem elektrik. Sistem yang dapat direpresentasikan oleh model persamaan matematik yang sama namun berbeda secara fisik disebut dengan analogi sistem.
2. SISTEM MEKANIS
Sistem yang memproses massa, inersia, dan pegas serta disipasi energi yang diakibatkan gaya, torsi, perpindahan dikategorikan sebagai sistem mekanis. Kendaraan bermotor merupakan contoh yang paling baik untuk menggambarkan sisten mekanis. Mobil memiliki respon dinamis disaat penambahan kecepatan, pengereman, atau saat berjalan di belokan. Badan mobil dan sistem suspensi mobil memiliki respon dinamis ketika berada dijalan yang bergelombang. Pesawat terbang memiliki respon dinamis antara kecepatan dan ketinggian terbang. Pondasi gedung memiliki respon dinamis terhadap pergerakan di lantai dasar dan kekuatan angin.
Sistem mekanis dapat dipelajari dengan cara yang lebih mudah melalui analoginya terhadap sistem elektrik. Gambar 1 adalah salah satu contoh yang menunjukkan analogi antara sistem mekanis terhadap sistem elektrik. Dalam sistem mekanik p adalah gaya luar, dan pada sistem elektrik e adalah sumber tegangan. Massa dianalogikan terhadap L, koefisien damper b dianalogikan terhadap R, dan konstanta k dianalogikan terhadap 1/C.
Sistem mekanis dapat dipelajari dengan cara yang lebih mudah melalui analoginya terhadap sistem elektrik. Gambar 1 adalah salah satu contoh yang menunjukkan analogi antara sistem mekanis terhadap sistem elektrik. Dalam sistem mekanik p adalah gaya luar, dan pada sistem elektrik e adalah sumber tegangan. Massa dianalogikan terhadap L, koefisien damper b dianalogikan terhadap R, dan konstanta k dianalogikan terhadap 1/C.
Gambar 1. (a) Sistem mekanis (b) analogi pada sistem elektrik
3. SISTEM FLUIDA
Sistem fluida memiliki orifis, restriction, katup pengontrol, akumulator, tabung dan aktuator yang dipengaruhi oleh tekanan dan aliran fluida. Tower pengairan kota memiliki respon dinamis terhadap ketinggian air sebagai fungsi dari jumlah air yang pompakan ke tower dan jumlah yang dipergunakan oleh masyarakat. Jika pipa air ditutup seketika maka tekanan pada pipa akan memiliki respon dinamis. Aliran udara pada tabung nada memiliki respon dinamis terhadap udara di pipa organ.
Sistem fluida juga memiliki analogi terhadap sistem elektrik. Gambar 2 menunjukkan q1 yang memiliki analogi terhadap e1 dan q2 yang memiliki analogi terhadap e2. Begitu juga besar tangki yang dianalogikan tehadap kapasitansi C.
Sistem fluida juga memiliki analogi terhadap sistem elektrik. Gambar 2 menunjukkan q1 yang memiliki analogi terhadap e1 dan q2 yang memiliki analogi terhadap e2. Begitu juga besar tangki yang dianalogikan tehadap kapasitansi C.
Gambar 2. (a) Sistem fluida (b) analogi pada sistem elektrik
4. SISTEM TERMIS
Sistem termis memiliki komponen yang menghasilkan tahanan (konduksi, konveksi, atau radiasi) dan kapasitansi (massa dan panas spesifik) ketika di eksitasi oleh temperatur atau aliran panas. Sistem pemanas pada rumah tangga memiliki respon dinamis terhadap kenaikan temperatur hingga dicapainya titik suhu yang ditentukan di thermostat. Proses pemasakan air dengan menggunakan api memiliki respon dinamis terhadap temperatur. Besar panci, material yang digunakan, jumlah air yang dipanarkan, dan besar pemanas akan mempengaruhi seberapa cepat air akan mendidih.
Sama seperti sistem mekanik dan fluida, Sistem termis juga memiliki analogi terhadap sistem elektrik. Gambar 3 menunjukkan contoh analogi sistem termis terhadap sistem elektrik. Aliran fluida dianalogikan dengan arus, pemanas dianalogikan dengan R, dan C menyatakan kapasitansi termis.
Sama seperti sistem mekanik dan fluida, Sistem termis juga memiliki analogi terhadap sistem elektrik. Gambar 3 menunjukkan contoh analogi sistem termis terhadap sistem elektrik. Aliran fluida dianalogikan dengan arus, pemanas dianalogikan dengan R, dan C menyatakan kapasitansi termis.
Gambar 3. (a) Sistem termis (b) analogi pada sistem elektrik
5. ANALOGI ELEMEN SISTEM
Tiap sistem yang dibahas diatas pada dasarnya memiliki analogi dari elemen dasar dan dapat diklasifikasikan menjadi resistif, kapasitif, dan induktif. Semuanya tergantung pada bagaimana tiap sistem tersebut memperlakukan energi. Pada tiap kasus sistem, tingkah laku elemen linear dapat ditunjukkan dengan hubungan impedansi. Impedansi dari tiga jenis elemen merupakan rasio dari variabel usaha terhadap variabel aliran. Elemen resistif memiliki hubungan persamaan linear, sedangkan elemen penyimpanan (kapasitansi dan induktansi) memiliki impedansi dinamis yang ditunjukkan dengan penggunaan operator-D. Impedansi kapasitif dituliskan menjadi 1/(CD), yang berarti inversi dari apa yang dihasilkan oleh kapasitansi dan integrasi dari impedansi dikalikan dengan suatu variabel. Impedansi dituliskan dengan LD, yang berarti bahwa impedansi induktif dikalikan dengan turunan terhadap waktu. Elemen dasar untuk tiap disilin ilmu dapat dilihat pada tabel 1 berikut:
Tabel 1. Elemen dasar sistem elektrik, mekanik, fluida, dan termis
No comments:
Post a Comment