OPTIMASI RANCANGAN FILTER BANDPASS AKTIF UNTUK SINYAL LEMAH MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIK Studi Kasus: Sinyal EEG

dokumen-dokumen yang mirip
OPTIMASI RANCANGAN FILTER BANDPASS AKTIF UNTUK SINYAL LEMAH MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIK

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PROTOTIPE BAND PASS FILTER UNTUK OPTIMASI TRANSFER DAYA PADA SINYAL FREKUENSI RENDAH; STUDI KASUS : SINYAL EEG

PENERAPAN ALGORITMA GENETIK UNTUK OPTIMASI TRANSFER DAYA PADA SISTEM SENSOR GAS. Muthmainnah

2) Staf Pengajar Jurusan Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN APLIKASI

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

HASIL DAN PEMBAHASAN. Gambar 7 Diagram alur proses mutasi.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Genetic Algorithme. Perbedaan GA

BAB IV ANALISIS MASALAH

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian dilakukan dilingkungan Jurusan Ilmu Komputer Fakultas Matematika

BAB III. Metode Penelitian

BAB III PERANCANGAN. Gambar 3.1 di bawah ini mengilustrasikan jalur pada TSP kurva terbuka jika jumlah node ada 10:

ERWIEN TJIPTA WIJAYA, ST.,M.KOM

ALGORITMA GENETIKA. Suatu Alternatif Penyelesaian Permasalahan Searching, Optimasi dan Machine Learning

BAB 2 DASAR TEORI. 2.1 Teka-Teki Silang

Zbigniew M., Genetic Alg. + Data Structures = Evolution Program, Springler-verlag.

T I N J A U A N P U S T A K A Algoritma Genetika [5]

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Tabel 3.5 Kapasitas Aliran Air Q rata-rata setiap hari dari jam 00 sampai dengan jam05[pdam].

Bab II Konsep Algoritma Genetik

2.3.1.b Himpunan Fuzzy Trapezodial dengan L Fuzzy Set 12

Analisis Operator Crossover pada Permasalahan Permainan Puzzle

ALGORITMA GENETIKA Suatu Alternatif Penyelesaian Permasalahan Searching, Optimasi dan Machine Learning

Implementasi Algoritma Genetika dalam Pembuatan Jadwal Kuliah

BAB II LANDASAN TEORI

PENERAPAN ALGORITMA GENETIKA PADA PERENCANAAN LINTASAN KENDARAAN Achmad Hidayatno Darjat Hendry H L T

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan pada dua tempat yaitu di Laboratorium

PENGENDALIAN MOTOR STEPPER UNTUK MENDAPATKAN DAYA OPTIMUM PADA ANTENA SECARA WIRELESS

PERANCANGAN TATA LETAK FASILITAS BAGIAN PRODUKSI MENGGUNAKAN METODE ALGORITMA GENETIK DI PT. PUTRA SEJAHTERA MANDIRI

APLIKASI UNTUK PREDIKSI JUMLAH MAHASISWA PENGAMBIL MATAKULIAH DENGAN MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA, STUDI KASUS DI JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA ITS

PELATIHAN FEED FORWARD NEURAL NETWORK MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA DENGAN METODE SELEKSI TURNAMEN UNTUK DATA TIME SERIES

Pengantar Kecerdasan Buatan (AK045218) Algoritma Genetika

BAB III PEMBAHASAN. harga minyak mentah di Indonesia dari bulan Januari 2007 sampai Juni 2017.

2 TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Peringkasan Teks

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB I PENDAHULUAN. kehidupan sehari-hari dan juga merupakan disiplin ilmu yang berdiri sendiri serta

OPTIMISASI PENEMPATAN TURBIN ANGIN DI AREA LAHAN ANGIN

Algoritma Genetika dan Penerapannya dalam Mencari Akar Persamaan Polinomial

Rancang Bangun Aplikasi Prediksi Jumlah Penumpang Kereta Api Menggunakan Algoritma Genetika

RANCANG BANGUN SISTEM PENENTUAN KOMPOSISI BAHAN PANGAN HARIAN MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA

Meilinda Ayundyahrini Pembimbing: Ir. Rusdhianto Effendie A. K, MT Nurlita Gamayanti, ST., MT

Hubungan 1/1 filter oktaf. =Frekuesi aliran rendah (s/d -3dB), Hz =Frekuesi aliran tinggi (s/d -3dB), Hz

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB III PEMBAHASAN. diperoleh menggunakan algoritma genetika dengan variasi seleksi. A. Model Matematika CVRPTW pada Pendistribusian Raskin di Kota

ALGORITMA GENETIKA PADA PEMROGRAMAN LINEAR DAN NONLINEAR

Pendekatan Algoritma Genetika pada Peminimalan Fungsi Ackley menggunakan Representasi Biner

Jl. Ahmad Yani, Pontianak Telp./Fax.: (0561)

Metode Taguchi dan Optimasi Multi Respons

Minimum Variance Unbiased Estimator (MVUE) K-Fold Cross Validation

BAB III PEMBAHASAN. Berikut akan diberikan pembahasan mengenai penyelesaikan CVRP dengan

2.16. Keaslian Penelitian BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN Analisa sistem Observasi Wawancara

BAB 2 LANDASAN TEORI. 2.1 Algoritma Genetika

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

PENGEMBANGAN APLIKASI PENJADWALAN KULIAH SEMESTER I MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA

OPTIMASI PENJADWALAN KEGIATAN BELAJAR MENGAJAR DENGAN ALGORITMA GENETIK

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

Algoritma Evolusi Dasar-Dasar Algoritma Genetika

Peramalan Kebutuhan Beban Sistem Tenaga Listrik Menggunakan Algoritma Genetika

Optimasi Metode Fuzzy Dengan Algoritma Genetika Pada Kontrol Motor Induksi

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini telah dilaksanakan di Laboratorium Elektronika Dasar Jurusan

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

MAKALAH LOW PASS FILTER DAN HIGH PASS FILTER

BAB III PEMBAHASAN. menggunakan model Fuzzy Mean Absolute Deviation (FMAD) dan penyelesaian

MODUL 05 FILTER PASIF PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TA 2017/2018

OPTIMASI PENJADWALAN CERDAS MENGGUNAKAN ALGORITMA MEMETIKA

1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang

BAB III ANALISA MASALAH DAN RANCANGAN PROGRAM

Gambar 2.1 Perangkat UniTrain-I dan MCLS-modular yang digunakan dalam Digital Signal Processing (Lucas-Nulle, 2012)

Lingkup Metode Optimasi

BAB II LANDASAN TEORI. digunakan sebagai alat pembayaran yang sah di negara lain. Di dalam

Penjadwalan Job Shop pada Empat Mesin Identik dengan Menggunakan Metode Shortest Processing Time dan Genetic Algorithm

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah 1.2 Perumusan Masalah

KNAPSACK PROBLEM DENGAN ALGORITMA GENETIKA

HASIL DAN PEMBAHASAN

Keywords Algoritma, Genetika, Penjadwalan I. PENDAHULUAN

OPTIMASI PENDUGAAN PARAMETER DALAM ANALISIS STRESS DAN STRAIN TERHADAP MATERIAL MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA

PERANCANGAN AUDIO WATERMARKING BERBASIS DISCRETE WAVELETE TRANSFORM DAN MODIFIED DISCRETE COSINE TRANSFORM DENGAN OPTIMASI ALGORITMA GENETIKA

PENJADWALAN KULIAH DENGAN ALGORITMA MEMETIKA LISMANTO

PENDAHULUAN. Latar Belakang. Tujuan Penelitian

Optimasi Penjadwalan Ujian Menggunakan Algoritma Genetika

III. METODE PENELITIAN. Penelitian dilaksanakan dari bulan Agustus 2012 sampai dengan November 2012

BAB IV PERCOBAAN DAN ANALISIS. Percobaan metode kompresi citra fraktal menggunakan algoritma

PENERAPAN ALGORITMA GENETIK UNTUK OPTIMASI POLA PENYUSUNAN BARANG DALAM RUANG TIGA DIMENSI ABSTRAK

BAB II DASAR TEORI Suara. Suara adalah sinyal atau gelombang yang merambat dengan frekuensi dan

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Maret - Mei 2015 dan tempat

BAB I PENDAHULUAN. 1 Universitas Kristen Maranatha

Denny Hermawanto

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN EVALUASI. Berikut ini merupakan spesifikasi perangkat keras dan perangkat lunak yang

APLIKASI ALGORITMA GENETIKA UNTUK PENENTUAN KOMPOSISI BAHAN PANGAN HARIAN

BAB 2 LANDASAN TEORI

Analisis Pengendalian Persediaan Produk Dengan Metode EOQ Menggunakan Algoritma Genetika untuk Mengefisiensikan Biaya Persediaan

PENERAPAN ALGORITMA GENETIKA PADA PENYELESAIAN CAPACITATED VEHICLE ROUTING PROBLEM

PENYELESAIAN KNAPSACK PROBLEM MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIKA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB 2 LANDASAN TEORI

yaitu kestabilan sistem tenaga saat mengalami gangguan-gangguan yang kecil. mengganggu keserempakan dari sistem tenaga.

OPTIMASI PENATAAN SILINDER DALAM KONTAINER DENGAN ALGORITMA GENETIKA

BAB I PENDAHULUAN. resistor, kapasitor ataupun op-amp untuk menghasilkan rangkaian filter. Filter analog

Transkripsi:

OPTIMASI RANCANGAN FILTER BANDPASS AKTIF UNTUK SINYAL LEMAH MENGGUNAKAN ALGORITMA GENETIK Studi Kasus: Sinyal EEG Oleh : Ellys Kumala P (1107100040) Dosen Pembimbing Dr. Melania Suweni Muntini, MT JURUSAN FISIKA Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011

Pendahuluan Latar Belakang

Tujuan Penelitian Melakukan optimasi rancangan filter, dengan mendapatkan range frekuensi dengan nilai daya ratarata sinyal maksimum Metode Algoritma Genetik

Batasan masalah Data Sinyal EEG Data sekunder yang dilakukan peneliti lain. Pembentukan Estimasi Spektral Metode Fast Fourier Transform Metode Optimasi Algoritma Genetik dengan pengkodean biner dengan Pc =0,7 dan Pm = 0,1 Software Matlab Versi 7.8 (R2009a) Spesifikasi Komputer Prosessor AMD Turion (tm) X2 Dual-Core Mobile RM-752.2GHz dan RAM 2 GB.

Sinyal dan Sistem EEG Densitas Spektral Daya Tinjauan Pustaka Perancangan Filter Band Pass Signal To Noise Ratio Algoritma Genetik

Sinyal Sinyal adalah besaran fisis yang bervariasi dengan waktu, ruang atau variabel bebas lainnya. Sistem Perangkat yang melakukan operasi pada sinyal. Sebagai contohnya, filter yang mengurangi noise dan mengurangi kerusakan pada sinyal(proakis,2007).

Densitas Spektral daya Spektrum Daya Metode Estimasi spektral Densitas Spektral Daya Distribusi daya sinyal pada berbagai frekuensi. Metode Fast Fourier Transform spektral daya yang dihitung per satuan frekuensi

Daya rata-rata sinyal Besar daya rata-rata sinyal pada rentang frekuensi tertentu berdasarkan densitas spektral daya dihitung dengan metode non parametrik sebagai berikut :

Konsep dasar Algoritma genetik Proses seleksi alam Perkawinan (pindah silang) Mutasi POPULASI BARU Sifat-sifat herditas didalam genome POPULASI AWAL Individu dengan sifat lebih baik

Optimasi Algoritma Genetik Mengkodekan kandidat solusi Menghitung nilai fitness masing2 individu & penentuan target fitness Memilih calon orang tua sesuai dengan metode roullete wheel Menukarkan gen induk secara agar agar didapatkan individu baru Modifikasi 1 atau lebih gen dalam kromosom Matrik Ukuran populasi x Jum Gen Nilai fitness = daya rata-rata sinyal Induk untuk melakukan crossover Individu baru hasil crossover Individubaru hasil mutasi Solusi optimal = daya rata-rata maksimum

Gambaran Umum Optimasi AG Tujuan Optimasi : mendapatkan daya rata-rata sinyal maksimum dengan rentang frekuensi tertentu Variabel f1 dan f2 dikodekan dalam kromosom Didekodekan kembali dan dilakukan perhitungan nilai fitness (daya Rata-rata) Solusi Optimasi Pergantian Populasi Seleksi Alam Pindah silang Mutasi

Bagaimana AG melakukan optimasi? 1. Insialisasi Populasi Dikodekan dengan Pengkodean biner Matrik dua dimensi berisi bilangan biner : Ukuran populasi x Jumlah gen

2. Evaluasi Individu Nilai Fitness masing-masing Individu dihitung (Kandidat Solusi ) Dekodekan Bilangan riil Filtering sinyal pada Perhitungan Fitness = nilai

3.Seleksi Menentukan apakah kromosom dapat dipertahankan atau dipunahkan. Seleksi dilakukan dengan metode roullete whell Individu dengan nilai fitness masing2

Implementasi Seleksi Roullete whell Terpilih : Kromosom II,III,IV,V,VII

4.Pindah Silang Menghasilkan keturunan baru dengan memindah silangkan 2 kromosom Orang Tua 1 Orang Tua 2 Anak 1 Anak 2

Pindah silang (Crossover) Penentuan Probablilitas crossover Membangkitkan bilangan random sejumlah ukuran populasi Syarat terjadi crossover :

5.Mutasi modifikasi satu atau lebih gen dalam kromosom yang sama dengan nilai probabilitas mutasi tertentu Kromosom Awal Hasil Mutasi Pemilihan gen termutasi : Dibangkitkan bilangan random pada setiap gen Penentuan Probabilitas Mutasi (presentase gen yang mengalami mutasi dari Jumlah total gen) Syarat :

Pergantian Populasi Setelah proses mutasi dan pindah silang individu-individu yang terbentuk akan semakin banyak. Individu Hasil pindah silang Individu hasil pindah silang dan mutasi Populasi awal Populasi baru Individu Hasil mutasi Perangkingan Fitness Ukuran populasi awal Generasi berikutnya

Validasi Algoritma Genetik Nilai autokorelasi bertujuan untuk melihat hubungan antar nilai fitness. Apabila nilai autokorelasi ini mendekati 1 maka hubungan antar nilai fitness sangat erat

SNR (signal to noise ratio) Ukuranyang menyatakan pengaruh sinyal noise pada sinyal. Didefinisikan sebagai berikut : Perbandingan daya sinyal dan daya noise lebih dari 1 menunjukan sinyal tidak terlalu dipengaruhi oleh noise.

Filter Band pass Filter yang meloloskan sinyal dalam suatu range frekuensi tertentu dan tidak melewatkan sinyal dengan frekuensi di bawah dan di atas range frekuensi tersebut Bersifat : aktif atau pasif Filter pasif terdiri dari resistor, kapasitor, dan induktor Filter aktif terdiri dari op-amp, resistor, dan kapasitor

Perancangan filter band pass Parameter dalam perancangan suatu rangkaian band pass filter adalah lebar pita atau bandwidth ( f atau B), dan selektivitas (Q) =

EEG Elektroensephalogram (EEG) adalah instrumen untuk menangkap aktifitas listrik di otak. Gelombang otak Gelombang alfa (8 13 Hz) Gelombang beta (14 30 Hz) gelombang teta (4 7 Hz) gelombang delta (0.5 3 Hz)

Mulai Metodologi Penelitian Pengambilan Data Karakterisasi sinyal Normalisasi Data Filtering sinyal Perhitungan Daya Ratarata sinyal Perancangan Filter Band Pass Optimasi Algoritma Genetik SNR Selesai

Karaterisasi Sinyal EEG SINYAL Normalisasi FILTERING Batasan Frekuensi : α (8-13 Hz) β (14-30 Hz) Perhitungan Daya rata-rata Sinyal Sinyal X(n)tranformasi fourier ke domain frekuensi. Sinyal dalam domain frekuensi dikuadratkan Membentuk power spektral density Daya rata-rata sinyal adalah luasan dibawah kurva Daya rata-rata sinyal untuk masing-masing range frekuensi OPTIMASI Algoritma Genetik

Diagram Alir Algoritma genetik Inisialisasi populasi Evaluasi Individu Pengkodean Biner Nilai Fitness =daya Rata-rata sinyal Seleksi Tidak Pindah Silang Pc =0,7 Ukuran Populasi : 50 Maksimum generasi : 5000 Jumlah varibel : 2 Jumlah Bit : 10 Batas Iterasi Jumlah generasi dan daya rata-rata target Mutasi Optimal? ya Pm =0,1 Solusi Optimal

Hasil Optimasi Algoritma Genetik pada Range Frekuensi 8-13 Hz data I

Kondisi Optimum Konvergen Kondisi optimum konvergen data I untuk optimasi pada range frekuensi 8-13 Hz diperoleh nilai daya rata-rata -12.8909 db dengan F 1 = 9.9238 Hz dan F 2 =13 Hz Kondisi ini diperoleh pada generasi ke-2952 dengan waktu iterasi 39 menit 38,4 detik

Grafik Fitness dan Generasi hasil optimasi Grafik Fitnes dan Generasi pada Range frekuensi 8-13 Hz 0.0000-5.0000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500-10.0000 Nilai Fitness -15.0000-20.0000-25.0000-30.0000-35.0000 Generasi hubungan fitnes dan generasi

Solusi optimal dipilih ±23,66% dari target daya ratarata -11 db

Hasil Optimasi Algoritma genetik pada data I Range Frekuensi 14-30 Hz

Kondisi optimum konvergen Kondisi nilai optimum konvergen data I pada optimasi range frekuensi 14-30 Hz diperoleh nilai daya rata-rata sinyal = -25.382dB dengan F 1 =16 Hz dan F 2 =30 Hz Kondisi ini diperoleh pada generasi ke-280 dengan waktu iterasi 33 menit 2,5 detik

Grafik Fitness dan Generasi hasil optimasi Nilai Fitness Hubungan Fitness dan Generasi pada range frekuensi 14-30 Hz 0.0000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500-5.0000-10.0000-15.0000-20.0000-25.0000-30.0000-35.0000-40.0000 Generasi

Solusi optimal dipilih ±25,8% dari target daya rata-rata -20 db

Validasi Algoritma Genetik. Hasil perhitungan autokorelasi yang telah dilakukan didapatkan hasil sebagai berikut : untuk optimasi range frekuensi 8-13 Hz didapatkan nilai sebesar 0,97 dan untuk optimasi range frekuensi 14-30 Hz didapatkan nilai autokorelasi sebesar 0.96. Hal ini menunjukkan korelasi antar fungsi fitness sangat baik

Perhitungan SNR Daya rata-rata hasil optimasi algoritma genetik dibandingkan dengan daya noise (daya sinyal pada frekuensi diluar frekuensi daya rata-rata sinyal hasil optimasi) Apabila SNR 1 maka sinyal tidak terlalu dipengaruhi oleh noise

Hasil perhitungan SNR

Perancangan filter band pass Range frekuensi hasil optimasi Algoritma genetik pada sebagian besar data : o 9,9-13 Hz untuk batasan frekuensi 8-13 Hz o 15, 99- Hz untuk batasan frekuensi 14-30 Hz Range Frekuensi hasil optimasi algoritma genetik digunakan sebagai frekuensi acuan dalam perancangan filter band pass.

Rancangan Filter hasil Optimasi range frekuensi 8-13 Hz Range frekuensi pada daya rata-rata optimum = 9,9-13 Hz

Rancangan Filter hasil Optimasi range frekuensi 14-30 Hz Range frekuensi pada daya rata-rata optimum = 15,99-30 Hz

Fungsi Transfer rangkaian filter Rangkaian hasil optimasi pada range frekuensi 8-13 Hz Rangkaian hasil optimasi pada range frekuensi 14-30 Hz

Response unit Impulse pada filter

Karakeristik response pada sistem Merupakan karakteristik respon sistem orde 2 Sistem akan stabil setelah 0,394 s pada rangkaian hasil optimasi range frekuensi 8-13 Hz dan 0,0814 s pada rangkaian hasil optimasi range frekuensi 14-30 Hz

Kesimpulan Kondisi daya rata-rata maksimum untuk optimasi range frekuensi 8-13 Hz terjadi pada range frekuensi 9.9 Hz sampai 13 Hz. Sedangkan untuk optimasi range frekuensi 14-30 Hz terjadi pada rentang frekuensi 16 Hz sampai 30 Hz. Rancangan filter yang dibuat berdasarkan range frekuensi hasil optimasi dengan nilai komponen-komponennya sebagai berikut diperoleh nilai R 1,R 2, dan R 3 masing-masing sebesar 5.1MΩ, 10,2 MΩ, dan 1MΩ dengan nilai C 1 =C 2 =0.01µF untuk untuk optimasi pada range frekuensi 8-13 Hz. Sedangkan pada optimasi pada range frekuensi 14-30 Hz diperoleh nilai R 1,R 2, dan R 3 masingmasing sebesar1,2mω, 2,4 MΩ, dan 1MΩ dengan nilai C 1 =C 2 =0.01. µf

Saran Penggunaan program filter pada Algoritma Genetik ini dapat dilengkapi dengan menggunakan filter dengan transformasi wavelet sehingga nilai yang dihasilkan lebih akurat. Dapat dilakukan penelitian dengan membuat rangkaian filter yang telah dirancang pada penelitian ini serta dilakukan pengujian terhadap respon yang didapatkan. Penentuan nilai-nilai komponen yang diperlukan dalam perancangan filter dapat dimasukan dalam proses optimasi algoritma genetik.

Terimakasih