BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Dewasa ini kebutuhan untuk melakukan perancangan sistem kontrol sudah meluas keberbagai bidang kehidupan. Pada awal ditemukan teknologi tersebut, kebutuhan perancangan hanya terkonsentrasi pada sektor industri dan manufaktur saja. Namun kini sudah mulai diterapkan pada sektor agrobisnis, kedokteran, farmasi dan telekomunikasi. Seiring berkembangnya teknologi instrumen dan komputasi, ikut berimbas juga pada pengembangan lanjutan sistem kontrol. Dilain pihak kompleksitas sistem yang akan dikontrol serta tuntutan mengenai performansi dan biaya, mengharuskan perombakan dan pengembangan lanjutan terhadap sistem kontrol yang sudah ada. Pada proyek tugas akhir ini, akan dicoba dirancang sebuah sistem kontrol temperatur ruangan tertutup berbasis logika fuzzy atau fuzzy logic. Kriteria yang diinginkan terhadap performansi sistem kontrol adalah, kestabilan nilai temperatur dalam ruangan tertutup. Pada prakteknya, tahap akhir dari pengembangan kontrol temperatur yang dibuat, akan dicobakan pada sistem dimana nilai set point dari temperatur berubah (temperatur dinamik). Pengujian ini dilakukan untuk menguji tingkat kestabilan sistem kontrol, pada perancangan sistem kontrol temperatur ruang tertutup. Proses pengkondisian temperatur dilakukan dengan jalan mengatur laju 1
aliran udara yang masuk maupun yang keluar pada sistem yang dikontrol. Perancangan sistem kontrol berbasis fuzzy logic,yang merupakan sebuah teknik baru dalam dunia kontrol. Secara umum, kebutuhan penerapan fuzzy logic dalam perancangan sistem kontrol adalah, untuk meningkatkan performansi sistem yang dibangun berdasarkan rancangan sistem kontrol konvensional. Dalam rancangan sistem kontrol konvensional, informasi mengenai karakteristik sistem yang dikontrol, selalu diwujudkan dalam bentuk model matematik. Padahal model matematik yang dibuat belum tentu dapat mewakili keadaan sistem sebenarnya. Olehkarena itu, rancangan sistem kontrol konvensional akan menghasilkan performansi buruk, ketika dihadapkan pada sistem yang sukar diprediksi. Sebaliknya pada perancangan sistem kontrol berbasis fuzzy logic, informasi mengenai keadaan sistem tidak dimodelkan melalui pemodelan matematik, namun mampu menghasilkan performansi sistem kontrol yang sangat baik. Dilain pihak, penerapan fuzzy logic sebagi metode komputasi dalam perancangan sistem kontrol, secara teknis berbeda dengan metode komputasi biasa yang hanya memperhatikan aspek kuantitif saja. Dalam penerapan komputasi fuzzy logic, aspek kualitatif pun turut diperhitungkan. Bahkan proses pengambilan keputusan melalui fuzzy logic menyerupai cara bernalar otak manusia yang abstrak. Olehkarena itu teknik komputasi fuzzy logic disebut juga dengan komputasi berbasis AI ( Artificial Intelligent). 2
Kebutuhan perancangan sistem kontrol temperatur ruangan tertutup banyak diaplikasikan untuk beberapa bidang kehidupan, seperti : inkubator bayi dalam bidang medis, furnace dalam bidang manufaktur, PGC (Plant Grow Chamber) dalam bidang agrobisnis, reaktor nuklir dalam bidang fisika, dan contoh lainnya. Kestabilan sistem merupakan salah satu dari bentuk performansi sistem yang diharapkan. Namun untuk menguji seberapa stabil sistem, pada sistem akan dicobakan pengkondisian nilai temperatur yang diinginkan secara dinamik atau senantiasa berubah secara acak. Performansi yang dibutuhkan untuk masing-masing sistem kontrol temperatur ruangan tertutup berbeda satu sama lainnya. Misalnya jika sistem diterapkan pada sebuah reaktor nuklir maka butuh performansi yang sangat tinggi karena, performansi rendah akan menyebabkan kecelakaan pada plant reaktor nuklir. Sebaliknya pada PGC, performansi yang dibutuhkan tidak dituntut harus sebaik reaktor nuklir. Hal ini disebabkan karena kekurangan dari performansi sistem kontrol yang dihasilkan pada PGC, masih dapat ditolerir berkaitan dengan kelangsungan penumbuhan tanaman yang dimaksud. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah yang diajukan pada tugas akhir ini adalah : Bagaimana cara untuk menerapkan fuzzy logic dalam perancangan sistem kontrol temperatur dinamik pada ruang tertutup? 3
1.3 Tujuan Penulisan Tujuan penulisan dari tugas akhir ini adalah : 1. Melakukan perancangan sistem kontrol temperatur ruangan berbasis fuzzy logic 2. Merancang struktur fuzzy logic yang optimal, untuk diterapkan pada sistem kontrol temperatur ruangan 3. Menciptakan performansi yang baik pada sistem kontrol temperatur ruangan, berdasarkan tingkat kestabilan temperatur yang memiliki toleransi error sekecil mungkin 4. Memperlihatkan keunggulan dari sistem kontrol berbasis fuzzy logic terhadap sistem kontrol konvensional (on-off) 5. Otomatiasi sistem kontrol berbasis komputer ( computerize base system) 1.4 Ruang Lingkup Kajian Ruang lingkup kajian yang dibahas selama proses pengerjaan tugas akhir ini adalah : 1. Perancangan sistem kontrol dan instrumentasi, mulai dari perancangan hardware dan software yang diperlukan untuk membangun sistem kontrol temperatur ruangan 2. Perancangan struktur fuzzy logic untuk rancangan sistem kontrol dengan menggunakan FuzzyTech 5.1 4
3. Pembangunan aplikasi HMI (Human Machine Interface) menggunakan LabView 8.0 4. Analisis data-data pengukuran untuk optimasi struktur fuzzy logic 5. Pengujian kestabilan sistem kontrol terhadap beberapa kondisi pengujian 6. Pengujian karakteristik dinamik sistem dan perbandingannya terhadap hasil prediksi melalui model matematik 1.5 Metodologi Metodologi yang dilakukan melingkupi: 1. Pengumpulan informasi mengenai fuzzy logic dan untuk penerapan pada sistem kontrol, teori distribusi temperatur secara adveksi, teknik komputasi fuzzy logic, konsep perancangan sistem instrumentasi serta berbagai informasi lainnya yang diperolah dari buku, artikel atau tulisantulisan di internet, dan mata kuliah yang berhubungan 2. Perancangan perangkat keras sebagai komponen-komponen pembangun sistem instrumentasi yang akan dibangun 3. Perancangan sistem perangkat lunak untuk interfacing perangkat keras, pengontrolan, monitoring dan penyimpanan data menggunakan LabView 8.0, dan FuzyTech 5.1. 5
1.6 Sistematika Penulisan Bab I berisi pendahuluan, yang mencakup latar belakang, tujuan penulisan, rumusan masalah, ruang lingkup kajian, metodologi dan sistematika penulisan. Bab II berisi konsep perancangan sistem kontrol, yang mencakup pengenalan sistem kontrol, implementasi rancangan sistem kontrol, perancangan kontrol konvensional, performansi pernacangan sistem kontrol. Bab III berisi pemodelan sistem dinamik plant, yang mencakup kriteria perancangan plant, konsep dasar aliran panas, perumusan model dinamik sistem plant, solusi numerik persamaan dinamik Bab IV berisi konsep fuzzy dan penerapan pada sistem kontrol, yang mencakup pengenalan konsep fuzzy logic, metode inferensi mamdani, penerapan fuzzy logic pada sistem kontrol. Bab V berisi implementasi perancangan sistem, yang mencakup kriteria perancangan sistem, rancangan plant, rancangan hardware, rancangan software Bab VI berisi pengujian sistem, yang mencakup tahap persiapan pengujian, investigasi karakteristik sistem dinamik, pengujian kestabilan sistem kontrol Bab VII berisi kesimpulan dan saran 6
7