PERANCANGAN SISTEM KONTROL SANDAR KAPAL OTOMATIS BERBASIS LOGIKA FUZZY DI PELABUHAN TANJUNG PERAK SURABAYA

Transkripsi

1 PERANCANGAN SISTEM KONTROL SANDAR KAPAL OTOMATIS BERBASIS LOGIKA FUZZY DI PELABUHAN TANJUNG PERAK SURABAYA Oleh : Randika Gunawan Dosen Pembimbing: Dr. Ir. Aulia Siti Aisjah, MT NIP Dr. Ir. A. A. Masroeri, M.Eng NIP PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK FISIKA JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013

2 Latar Belakang

3

4 Permasalahan Bagaimana merancang sistem kontrol auto berthing dengan menggunakan metode Logika Fuzzy. Tujuan Memperoleh model matematis dinamika kapal dan manuver kapal saat bersandar. Merancang sistem kontrol auto berthing dengan menerapkan metode logika Fuzzy. Menganalisa kemampuan sistem kontrol auto berthing.

5 Batasan Masalah Untuk memfokuskan penyelesaian masalah pada penelitian tugas akhir ini diperlukan beberapa batasan masalah diantaranya sebagai berikut: Obyek yang di teliti adalah kapal kapal AHTS (Anchor Handling Tug Supply) Wong Loi. Variabel yang di kontrol adalah rudder, stern thruster dan bow thruster pada kapal. Pelabuhan yang digunakan simulasi ini adalah salah satu pelabuhan di Tanjung Perak Surabaya Perancangan sistem kontrol ini dilakukan secara simulasi dengan menggunakan software Matlab R2009a Menggunakan metode sandar kanan dan arus dari arah timur pelabuhan Tanjung Perak Surabaya.

6 Anchor Handling Tug Supply (AHTS) Kapal AHTS (Anchor Handling Tug Supply) adalah kapal yang dipakai untuk menaikkan dan menurunkan jangkar di Oil Rig pada kegiatan pengeboran minyak lepas pantai. Dengan kemampuannya tersebut maka kapal ini dilengkapi dengan sistem yang mendukung yaitu berupa bow thruster maupun stern thruster yang membantu dalam maneuver kapal.

7 Dinamika Pada Kapal Dasar Teori

8

9 Mulai Studi literatur yang berkaitan dengan berthing pada kapal secara otomatis Penentuan spesifikasi kapal Pemodelan dinamika kapal Metodologi Penentuan trayektori dan sandar kapal Penelitian Merancang simulasi sistem kontrol trayektori Melakukan pengujian sistem trayektori Merancang simulasi sistem kontrol sandar Melakukan pengujian sistem sandar Tidak Telah Sesuai? Tidak Ya Pemodelan gangguan arus laut Analisa performansi sistem Pembuatan pembahasan dan penyusunan laporan tugas akhir Selesai

10 Data Spesifikasi Kapal Data yang diperlukan sebagai acuan maneuver kapal ACTS (Anchor Handling Tug Supply) Wong Loi dengan menggunakan model Nomoto (1957) adalah sebagai berikut: L pp (panjang, m) = 55 B (lebar, m) = 13 T (kedalaman, m) = 5.75 (displacement, ton) = 1680 U (kecepatan, m/s) = 10 C B (coefficient block) = X G (center of gravity) = 3.45 Ad (rudder area, m 2 ) = r (jari-jari, m) = 8.25 m =

11 Pemodelan Dinamika Kapal Dari penurunan rumus Nomoto orde 3 (Fossen, 1994) diperoleh fungsi alih kapal AHTS (Anchor Handling Tug Supply) Wong Loi s s K R 1 T3s 1 T s 1 T s R 1 2 Nomoto 3 order Rudder Propeller

12 Olah gerak kapal pada saat bersandar ditinjau dari arah yaw dan sway

13 Penentuan Trayektori Kapal Untuk memandu kapal agar dapat berjalan sesuai dengan tujuan maka diperlukan sebuah jalur khusus. Kapal harus bermanuver mengikuti jalur yang telah ditentukan.

14 Pemodelan Gangguan Arus Laut Pemodelan gangguan berupa arus laut di dekati dengan menggunakan model Gauss-Markov process orde satu (Fossen 1994). Dengan persamaan model matematis sebagai berikut : Dari persamaan diatas dengan kecepatan maksimum arus bervariasi dari 2, 2,25 dan 2,5 knot sehingga diperoleh hasil sebagai berikut: Untuk arus laut sebesar 2,0 knot Untuk arus laut sebesar 2,25 knot Untuk arus laut sebesar 2,5 knot

15 Perancangan Kontrol Auto Berthing Fuzifikasi Fuzifikasi merupakan pengubah input (membership function) yang bersifat crisp (bentuk tegas) dan diubah menjadi himpunan fuzzy (variable linguistic). Mekanisme Pengambilan Keputusan Setiap hasil dari fuzifikasi di bandingkan dengan nilai pada rule base dan menghasilkan sebuah pengambilan keputusan. Defuzifikasi Defuzifikasi meupakan tahap akhir dalam control logika fuzzy yaitu mengubah himpunan fuzzy menjadi himpunan crisp. Hasil konversi ini merupakan sebuah aksi yang diambil oleh system kendali logika fuzzy.

16 KLF Rudder Surface Area Membership Function Error Yaw Membership Function Rudder Membership Function Yaw Rate

17 KLF Yaw Surface Area Membership Function Error Yaw Membership Function Bow Thruster Membership Function Yaw Rate

18 KLF Yaw Surface Area Membership Function Error Yaw Membership Function Stern Thruster Membership Function Yaw Rate

19 KLF Sway Membership Function Distance Surface Area Vb Membership Function Vb Surface Area Vs Membership Function Vs

20 Diagram Blok Kontrol Trayektori dan Sandar Kapal

21 Kontrol Trayektori Tanpa Gangguan

22 Kontrol Sandar kapal Tanpa Gangguan

23 Kontrol Trayektori Dengan Gangguan Arus Laut

24 Kontrol Sandar Kapal Dengan Gangguan Arus Laut

25 Uji Open Loop dan Close Loop Rudder

26 Uji Trayektori Tanpa Gangguan Arus Laut

27 Uji Sandar Kapal Tanpa Gangguan Arus Laut 330 detik 250 detik

28 Uji Trayektori Dengan Gangguan Arus Laut Arus 2,25 Knot Arus 2 Knot Arus 2,5 Knot

29 Uji Sandar Heading Kapal Dengan Gangguan Sandar kapal dengan gagguan arus laut 2 Knot error sebesar Sandar kapal dengan gagguan arus laut 2,25 Knot error sebesar Sandar kapal dengan gagguan arus laut 2,5 knot error sebesar -0,01 0.

30 Uji Sandar Kapal Stern dan Bow Thruster Dengan Gangguan Arus

31 Kesimpulan Kapal dapat mengikuti trayektori yang telah ditentukan walaupun dengan adanya gangguan arus laut. Nilai root square error lintasan kapal maksimum dengan gangguan arus sebesar 2 knot adalah 1,26 m, untuk arus 2,25 sebesar 0,64 m sedangkan untuk arus 2,5 knot 2,68 m. Perancangan sandar kapal dapat mengontrol aktuator stern thruster dan bow thruster sehingga mencapai set point 5 0. Untuk tahapan sandar kapal dengan gagguan arus laut 2; 2,25 dan 2,5 knot menghasilkan error sebesar -0,11 0 ; -0,06 0 dan - 0,03 0. Waktu yang ditempuh untuk sandar kapal tanpa ada gangguan selama 668 detik, dengan adanya gangguan arus 2; 2,25 dan 2,5 knot berturut-turut selama 113, 96, dan 99 detik.

32 Daftar Pustaka Chak, Chu-Kwong; Feng. Gang; dan Palaniswani, Marimuthu Implementation of Fuzzy Systems. Leondes Fossen, Thor. I Guidance and Control of Ocean Vehicle. John Willy & Son. USA: John Willey & Sons,Inc Kusumadewi, Sri Analisis dan Desain Sistem Fuzzy Menggunakan Tool Box Matlab. Graha Ilmu Yogyakarta Lee, S.D Design and Experiment of A Small Boat Auto- Berthing Control System. IEEE Journal Murdoch, Erick A Master s Guide to Berthing.

33 Daftar Pustaka Nguyen, Phung Hung Automatic Berthing Control Of Ship Using Adaptive Neural Network. Korea Maritime University Oskar Studi Perancangan Sandar Kapal Secara Otomatis Menggunakan Neural Network. ITS Surabaya Passino, Kevin M; Yurkovich, Stephen Fuzzy Control. Addison-Wesley Longman, California Tzeng, C.Y; S.D Lee; W.L. Lin Autopilot Design for Trackkeeping and Berthing of a Small Boat. IEEE International Converence, Taiwan Zhang, Yao; Grant e. Hearn; Pratyush Sen A Multivariable Neural Controller for Automatic Ship Berthing. IEEE Journal

34