SISTEM KONTROL FUZZY SLIDING MODE PADA TRAYEKTORI TEMPERATUR FURNACE

Transkripsi

1 JURNAL LOGIC. VOL. 3. NO.. MARET 03 7 ITEM KONTROL FUY LIDING MODE PADA TRAYEKTORI TEMPERATUR FURNACE I Ktut Darminta an I Nyoman ukarma Jurusan Tknik Elktro, Politknik Ngri Bali Bukit Jimbaran, P.O. Box 064 Tuban Baung Bali Phon : , Fax: Abstrak: Pross pngringan ctakan ilakukan ngan mmanaskan bahan alam ctakan, mmanaskan lilin alam ctakan langsung paa tmpratur titik iih lilin yang konstan akan brakibat lilin pcah an ctakan mnjai rusak. Prmasalahan aalah mngatur pmanasan lilin supaya paa saat mncairkan lilin tiak mnybabkan trjai rusaknya ctakan, an mmolkan plant yang brupa furnac (tungku) shingga iapatkan prsamaan matmatiknya. Dalam pnlitian ini igunakan mto Fuzzy liing Mo, imana rror an lta rror sbagai masukan paa kontrol liing Mo an skaligus sbagai masukan paa kontrol fuzzy logic ngan trlbih ahulu mnntukan trayktori. Dari hasil implmntasi mnggunakan prototyp iprolh: tmpratur aktual bisa braa paa tmpratur trayktori yang iinginkan, rror stay stat yang trjai 3.7% ari tmpratur maksimum 00 0 C, srta paa saat gangguan ihilangkan rspon tmpratur apat kmbali k posisi smula. Kata kunci : Tmpratur, liing Lin, Fuzzy liing Mo Abstract: Mol raining procss is on by hating matrial in th mol. Hating canl wax in a mol irctly in th canl boiling tmpratur irctly an constantly will rsult in canl braks an failur of mol. Th basic problms in this cas is how to rgulat th hating in orr tht whn canl is mting it will not rsult in mol struction an to mol furnac plant to obtain its mathmatic quialnt. Th rsarch us Fuzzy liing Mo whr rror an lta rror as ntry in th liing Mo control as wll as an ntry in fuzzy logic control by trmining trajctory in prior. Th rsult of implmntation by using prototyp, it was obtain that common actual tmpratur was in that of trajctory rquir, an rror stay stat was 3.7% of th maximum tmpratur 00 0 C, an whn isturbanc was rlas rspons of th tmpratur coul b rturn into th prious position. Ky wor: Tmpratur, liing Lin, Fuzzy liing Mo. I.PENDAHULUAN Kontrol PID alam sistm kontrol tmpratur blum mnapatkan hasil yang maksimal mngingat tmpratur yang brikan paa tungku (furnac) brsifat trayktori. Dmikian juga sistm kontrol cras sprti Logika Fuzzy, Nural Ntwork, Algorithma Gntika. Kontrol Fuzzy liing Mo iharapkan apat mmbrikan aksi kontol yang tpat untuk mngatur trayktori furnac. Mto kontrol liing Mo aalah mto untuk mngatur umpan balik ngan sblumnya mnntukan sbuah trayktori atau lintasan trtntu yang isbut ngan liing surfac, shingga ariabl yang ikontrol akan mnapat tkanan k arah lintasan trsbut an kmuian titik krja brgsr k titik kstimbangan. Logika Fuzzy ikombinasikan paa sistm kontrol liing Mo kontrol untuk mningkatkan prformansi sistm. Kombinasi ini isbut kontrol Fuzzy liing Mo. Dalam pnlitian ini apat irumuskan bagaimana mmanaskan furnac ssuai ngan trayktori an mmolkan plant furnac (tungku) shingga iapatkan prsamaan matmatiknya. Dalam pnlitian ini akan ibatasi paa plant sbagai pross pmanasan brupa furnac (tungku) an pntapan trayktori tmpratur mnggunakan sliing surfac. Tujuan pnlitian ini aalah mngtahui karaktristik kontrol Fuzzy liing Mo mlakukan pngaturan tmpratur pross pmanasan ssuai sliing surfac yang

2 JURNAL LOGIC. VOL. 3. NO.. MARET 03 8 ittapkan, trutama bila trjai gangguan brupa pnurunan tmpratur.. Kontrol Fuzzy Logic [on Kuswai 007]. Pross untuk mnapatkan bsarnya rajat kanggotaan masukan yang brupa suatu ariabl numrik non-fuzzy (lmn himpunan) alam suatu himpunan fuzzy isbut fuzzyfikasi (fuzzification). Pnntuan kanggotaan suatu himpunan fuzzy tiak ibatasi olh aturan-aturan trtntu. Aa tiga macam kanggotaan yang inyatakan ngan fungsi kanggotaan,, an T (sgitiga). uatu himpunan fuzzy bisa ifinisikan brasarkan ariabl linguistik trtntu. Variabl linguistik ifinisikan sbagai: u, T( u), U, R, () ngan u aalah nama ariabl linguistik ; T(u) aalah himpunan trm (linguistik alu/linguistik labl) paa u an masing-masing trm ifinisikan ngan fungsi kanggotaan yang normal mmpunyai harga maksimum sama ngan an conx(cmbung) paa U; R aalah aturan sintatik untuk mnghasilkan nama nilai-nilai paa u; an aalah aturan simantik untuk mnghubungkan tiap nilai ngan artinya. Pross fuzzyfikasi mrupakan pross untuk mngubah ariabl ariabl non fuzzy (ariabl numrik) mnjai ariabl fuzzy (ariabl linguistik). Mlalui fungsi kanggotaan yang tlah isusun, nilai-nilai masukan trsbut mnjai informasi fuzzy yang brguna nantinya untuk pross pngolahan scara fuzzy. Pross ini isbut fuzzyfikasi yang mrupakan pmtaan titik numrik (crispoints). Paa umumnya, aturan-aturan fuzzy inyatakan alam bntuk IF-THEN yang mrupakan inti rlasi fuzzy. Rlasi fuzzy, inyatakan ngan R, juga isbut implikasi fuzzy. Aturan asar fuzzy alam bntuk umum aalah: R (I) I : IF x is F AND AND x n is Fn I, THEN y is G I. I Dimana F an G I aalah himpunan fuzzy U masing-masing i R an V R x x,..., x n T UX... XU n, an an y V aalah ariabl linguistik. Dalam pnalaran logika fuzzy, aa ua typ utama untuk pngambilan kputusan fuzzy yaitu gnraliz mous ponns (GMP) an gnraliz mous tollns (GMT). Gnraliz mous ponns isbut juga irct rasoning, sangkan gnraliz mous tollns isbut inirct rasoning. Pross mnapatkan kluaran ari konisi masukan ngan mngikuti rul-rul yang tlah ittapkan isbut infrnc atau rasoning (pngambilan kputusan). Kputusan yang ihasilkan pnalaran ini masih alam bntuk fuzzy brupa rajat kanggotaan kluaran. Hasil ini iubah kmbali mnjai ariabl numrik non fuzzy mlalui pross fuzzyfikasi, ngan mto Cntr of Ara (COA) yang ifinisikan sbagai: o m imana: k ( ) k k k m ( ) k () k o = nilai kluaran m = tingkat kuantisasi k = lmn k k ( ) = rajat kanggotaan lmnlmn paa fuzzy st. Disain Kontrol Fuzzy Logic liing Mo. Prosur isain Kcontrol Fuzyy liing Mo mmusatkan paa bagian fuzzynya, mngingat akan mngambil hasil isain ari kontrol liing Mo yang sblumnya. Brknaan ngan jarak s an ua aturan isain yang umum apat iformulasikan: R: u akan brtambah saat jarak s antara aktual stat an sliing surfac s = 0 brtambah. R: u akan brtambah saat jarak antara aktual stat an garis tgak lurus ngan sliing surfac s =0 brtambah. * * P 0 Gambar. Jarak s an paa sbuah Kontrol Fuzzy Logic liing mo Hubungan jarak s an iprlihatkan paa Gambar imana panjang itntukan: s p (3) (4)

3 JURNAL LOGIC. VOL. 3. NO.. MARET 03 9 s p P s (5) (6) II. Mto Pnlitian Mtoologi yang igunakan alam pnlitian ini aalah: pngumpulan bahan-bahan litratur sbagai pnunjang untuk mnapatkan mol matmatis plant an mngintifikasi paramtr-paramtr plant, prancangan an implmntasi, pnyusunan algorithma an plaksanaan pmrograman, pngujian ata hasil prancangan an implmntasi. III. Hasil an Pmbahasan 3. Prancangan istm Prancangan sistm pngaturan tmpratur ari furnac komputr mmbrikan trayktori brupa sinyal masukan mlalui mikrokontrolr Atmga 8535 k DAC untuk mngkonisikan sinyal ari igital k analog untuk itruskan k PWM sinkron bkrja untuk mng-ri furnac. Blowr bkrja sbagai bban paa saat tmpratur furnac yang iinginkan shingga apat iktahui prformansi ari furnac trsbut. Pmantauan tmpratur ari furnac igunakan trmokopl tip K yang mmiliki rang tmpratur ari C hingga 00 0 C. Hasil kluaran ari trmokopl brupa tgangan 40 V / ngan rsulusi. Hasil kluaran itruskan, srta ikuatkan ngan ngan mnggunakan rangkaian inrting amplifir sbsar 00x. Data analog brupa tgangan ibaca olh ADC intrnal yang trapat i alam AVR 8535 an itampilkan brupa grafik pngukuran k monitor komputr. Trayktori + - rror Dta rror FUY LIDING MODE CONTROLLER (FMC) ENOR TEMPERATUR 0 C DRIVER TEGANGAN PLANT (Furnac) Tmpratur Gambar. Diagram Blok Kontrol Fuzzy liing Mo Prancangan prangkat lunak i sini mnggunakan Fuzzy liing Mo. Dimana ari tmpratur aktual an tmpratur rfrnsi ibaningkan untuk mnapatkan nilai rror yang akan iumpankan k pngnali Fuzzy liing Mo masukan brupa rror an rror yang iapat ari mngurangkan rror yang skarang ngan rror yang sblumnya. Pntapan nilai yang nilainya skalar konstan positif alam hal ini ittapkan untuk mnapatkan nilai = 0. Pross fuzzyfikasi input yang kanggotaannya mnggunakan tip sgitiga simtris triri ari Ngati big, Ngati mium, Ngati small, ro, Positi small, Positi miant, Positi Big yang itunjukan sprti Gambar 3, mikian juga pross fuzzyfikasi input p yang kanggotaannya mnggunakan typ sgi tiga simtris triri ari ro, mall, Mium an Big sprti itunjukan paa Gambar 4. Dan untuk pross output mmiliki kanggotaan Ngati big, Ngati mium, Ngati small, ro, Positi small, Positi miant, Positi big yang rulnya sprti paa Gambar 5. NM N P PM Gambar 3. Mmbrship Function Fuzzy Input M B -3-3 Gambar 4. Mmbrship Function Fuzzy Input p PM PM P NM N NM NM N P PM p Gambar 5. Rul Fuzzy t. Infrnc rul mnggunakan aritmtik larsnt n k R ( k) (7) V ij Rij ( k ) aalah Rul Bas k k. n aalah jumlah rul bas acuan k k Dfuzzyfikasi mnggunakan Cntr Of Ara (COA) B M P

4 JURNAL LOGIC. VOL. 3. NO.. MARET Output kontrol Fuzzy liing Mo u K ( p, ) sgn( ) (8) fuzz 3. Hasil Pngujian Gambar 6 mrupakan hasil pngujian ari sistm lup trbuka ari plant yang igunakan. Gambar 7. Grafik Rspon istm ngan Kura Trayktori I Pngujian sistm trhaap gangguan ilakukan alam kaaan mantap(stay stat). Dalam pnlitian ini ilakukan pngujian ngan mmbrikan hmbusan uara ari blowr slama 5 tik paa tik k 000. Dari pngujian ini iprolh grafik rspon sprti itunjukkan Gambar 8. Gambar 6. Grafik Rspon trbuka Dngan mnggunakan mtoa intifikasi trjc, ari grafik T u = 5 s an T a = 975 s shingga T u /T a = 5/975 = 0.05 yang brarti mnkati 0 shingga isbut br or (N = ). Untuk or T a /T = shingga T = 975 s. T u /T = 0 an T u /T a = 0 shingga T u = 0/ Jai = T u T u = 5 s. Maka tranfr function ari plant furnac iapat: G s 5s 975s Pngujian sistm pngaturan tmpratur ini hanya apat ilakukan scara lup trtutup (clos loop) karna alam sistm ini iprlukan singal umpan balik untuk mnapatkan rror an lta_rror. Pngujian ilakukan ngan mntapkan trayktori stp tmpratur naik ari 30 0 C sampai 70 0 C slama 600 tik, stp tmpratur konstan 70 0 C sampai tik k 00, trayktori stp 3 yaitu ari tik k 00 sampai 4800 tmpratur naik ari 70 0 C mnjai 00 0 C an trayktori stp 3 ari tik k 4800 sampai 700 tmpratur ittapkan konstan 00 0 C, ari pngujian iprolh grafik sprti itunjukkan Gambar 7. Gambar 8. Rspon istm Kura Trayktori II ngan Gangguan 3.3 Analisis Paa pngujian Lup trtutup (Grafik Rspon istm ngan Kura Trayktori I) trlihat tmpratur aktual (grafik yang warna mrah) bisa braa kat trayktori walaupun trjai osilasi, namun osilasi yang trjai juga apat brkurang stlah smakin brtambahnya waktu running yang ilakukan. Osilasi i sini isbabkan pntapan trayktori paa nilai yang trus brubah mngalami tracking sprti ari tmparatur 30 rajat naik mnjai tmpratur 70 rajat srta ari 70 rajat naik mnjai 00 rajat. Dngan pntapan nilai tmpratur awal yang sama antara tmpratur aktual an tmpratur trayktori, tmpratur aktual bisa braa kat ngan trayktori shingga apat ikatakan rror yang trjai sangat kcil. Paa pngujian sistm trhaap gangguan (Rspon istm Kura Trayktori II ngan Gangguan), i sini tiak trjai osilasi yang isbabkan ari tracking trayktori imana trayktori i sini ibuat lbih konstan ari trayktori I yang tujuannya untuk lbih cpat trcapai stay stat. Namun karna pntapan nilai awal aktual an trayktori yang mmiliki prbaan yang bsar shingga sistm mmiliki nilai rror yang lbih bsar. Pmbrian gangguan stlah sistm mncapai stay stat slama 5 tik paa saat tik k 000 tmpratur aktual apat kmbali k kaaan smula paa tik k 4000 atau ngan kata lain iprlukan waktu

5 JURNAL LOGIC. VOL. 3. NO.. MARET tik untuk kmbalinya tmpratur aktual k kaaan smula. Error stay stat yang trjai paa pngujian ini sbsar 3.7 rajat atau 3.7% ari tmpratur maksimum jai masih braa ibawah rror stay stat untuk pross, yaitu antara +5% hingga -5%. IV. Ksimpulan Pngontrolan yang ilakukan ngan mto Fuzzy liing Mo aalah sangat baik, imana trayktori yang ittapkan apat iikuti. Paa saat stay stat, rror yang trjai paa pngujian ini sbsar 3.7 rajat atau 3.7% ari tmpratur maksimum. Paa saat gangguan ihilangkan tmpratur aktual apat kmbali k posisi smula. PUTAKA [] Bartlt Trry, Instrumntation an Procsss Control, Thomson Dlmar Larning, 007 [] D.M Mlynk, M.J. Patyra, Fuzzy Logic Implmntasi an Applications, Wily an ons Inc, Nw York, 996 [3] Dimitr Drianko, Hans Hllnoorn, Rainr Palm, Mol Bas Fuzzy Control, UA, 996 [4] Jonhn P Bntly, Principls of Masurmnt ystms, Dision of Masurmnt an Control Unirsity of Tsi [5] Ogata Katsuhiko, Tknik Kontrol Outomatik (istm Pngaturan) Jili I, Ditrjmahkan olh Ei Lksono, Erlangga, Jakarta,99. [6] Panarit thakul, iripun Tongchai, Fuzzy liing Mo Dsign, Th Journal of KMIT., Vol 4, No., Jan Mar 004. [7] on Kuswai, Knali Cras, ANDI, Yogyakarta, 007. [8] Wili, Thoora, Elctrical Machinns, Dri an Powr ystm, Printic Hall Intrnational, Nw Jrsy, 997.