2.1 Pelinieran Model Matematik dengan Ekspansi Deret Taylor

dokumen-dokumen yang mirip
BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Triyana Muliawati, S.Si., M.Si.

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Modul Praktikum Analisis Numerik

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI. pada bab pembahasan. Materi-materi yang akan dibahas yaitu pemodelan

BAB II LANDASAN TEORI

Penyelesaian Masalah Syarat Batas dalam Persamaan Diferensial Biasa Orde Dua dengan Menggunakan Algoritma Shooting Neural Networks

Bab 3 PERUMUSAN MODEL KINEMATIK DDMR

II. TINJAUAN PUSTAKA. variabel x, sehingga nilai y bergantung pada nilai x. Adanya relasi kebergantungan

Modul Praktikum Analisis Numerik

II. TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Persamaan Diferensial (Bronson dan Costa, 2007) terhadap satu atau lebih dari variabel-variabel bebas (independent

Bab 2. Landasan Teori. 2.1 Persamaan Air Dangkal (SWE)

BAB I PENDAHULUAN. Tahap-tahap memecahkan masalah dengan metode numeric : 1. Pemodelan 2. Penyederhanaan model 3.

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

PENGANTAR MATEMATIKA TEKNIK 1. By : Suthami A

BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang

KLASIFIKASI POLA HURUF VOKAL DENGAN MENGGUNAKAN JARINGAN SARAF TIRUAN BACKPROPAGATION. Dhita Azzahra Pancorowati

I. PENDAHULUAN. kemajuan. Salah satunya adalah cabang ilmu matematika yang sampai saat ini

PENYELESAIAN MASALAH NILAI AWAL PERSAMAAN DIFERENSIAL BIASA ORDE DUA MENGGUNAKAN MODIFIKASI METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

1.1 Latar Belakang dan Identifikasi Masalah

BAB II NEURAL NETWORK (NN)

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB III METODE EGARCH, JARINGAN SYARAF TIRUAN DAN NEURO-EGARCH

Transformasi Laplace Peninjauan kembali variabel kompleks dan fungsi kompleks Variabel kompleks Fungsi Kompleks

Solusi Numerik Persamaan Gelombang Dua Dimensi Menggunakan Metode Alternating Direction Implicit

BAB 1 PENDAHULUAN. perumusan persamaan integral tidak memerlukan syarat awal dan syarat batas.

ARTIFICIAL NEURAL NETWORK TEKNIK PERAMALAN - A

BAB IV JARINGAN SYARAF TIRUAN (ARTIFICIAL NEURAL NETWORK)

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

NEURAL NETWORK BAB II

BAB II DASAR TEORI Jaringan Syaraf Tiruan. Universitas Sumatera Utara

Program Studi Pendidikan Matematika UNTIRTA. 10 Maret 2010

Pengembangan Aplikasi Prediksi Pertumbuhan Ekonomi Indonesia dengan Jaringan Syaraf Tiruan Backpropagation

BAB III EXTENDED KALMAN FILTER DISKRIT. Extended Kalman Filter adalah perluasan dari Kalman Filter. Extended

BAB II LANDASAN TEORI

II LANDASAN TEORI. Contoh. Ditinjau dari sistem yang didefinisikan oleh:

BAB 3 SISTEM DINAMIK ORDE SATU

Jaringan Syaraf Tiruan. Disusun oleh: Liana Kusuma Ningrum

BAB 2 LANDASAN TEORI. Pengenalan suara (voice recognition) dibagi menjadi dua jenis, yaitu

Pengantar Gelombang Nonlinier 1. Ekspansi Asimtotik. Mahdhivan Syafwan Jurusan Matematika FMIPA Universitas Andalas

BAB 1 PENDAHULUAN Latar Belakang

III PEMBAHASAN. 3.1 Analisis Metode. dan (2.52) masing-masing merupakan penyelesaian dari persamaan

PAM 252 Metode Numerik Bab 4 Pencocokan Kurva

TINJAUAN PUSTAKA. Jika y = f(x) dengan f(x) adalah suatu fungsi yang terdiferensialkan terhadap

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Pengertian dari persamaan diferensial biasa (PDB) yaitu suatu

PENYELESAIAN PERSAMAAN NONLINEAR BERDERAJAT DUA MENGGUNAKAN METODE HOPFIELD MODIFIKASI

MODIFIKASI METODE RUNGE-KUTTA ORDE-4 KUTTA BERDASARKAN RATA-RATA HARMONIK TUGAS AKHIR. Oleh : EKA PUTRI ARDIANTI

PENGARUH PERUBAHAN NILAI PARAMETER TERHADAP NILAI ERROR PADA METODE RUNGE-KUTTA ORDE 3

BAB 2 LANDASAN TEORI. fuzzy logic dengan aplikasi neuro computing. Masing-masing memiliki cara dan proses

MEMPREDIKSI KECERDASAN SISWA MENGGUNAKAN JARINGAN SYARAF TIRUAN BERBASIS ALGORITMA BACKPROPAGATION (STUDI KASUS DI LP3I COURSE CENTER PADANG)

Bab 2. Landasan Teori. 2.1 Persamaan Air Dangkal Linier (Linier Shallow Water Equation)

BAB 2 LANDASAN TEORI

METODOLOGI PENELITIAN

Kontrol Optimal Waktu Diskrit

PEMILIHAN WARNA LIPSTIK BERDASARKAN INFORMASI USIA DAN WARNA KULIT DENGAN MENGGUNAKAN METODA ARTIFICIAL NEURAL NETWORK

Perbandingan Skema Numerik Metode Finite Difference dan Spectral

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB II LANDASAN TEORI. selanjutnya sebagai bahan acuan yang mendukung tujuan penulisan. Materi-materi

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

ANALISIS KESTABILAN HELICOVERPA ARMIGERA

Pengantar Metode Perturbasi Bab 1. Pendahuluan

JARINGAN SARAF TIRUAN (ARTIFICIAL NEURAL NETWORK) ERWIEN TJIPTA WIJAYA, ST, M.KOM

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang. Suatu integral dapat diselesaikan dengan 2 cara, yaitu secara analitik dan

BAB 5 Interpolasi dan Aproksimasi

BAB I PENDAHULUAN. universitas swasta yang memiliki 7 Fakultas dengan 21 Program Studi yang

Halaman Judul Lembar Pengesahan Pembimbing Lembar Pengesahan Penguji Halaman Persembahan. Abstraksi Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Tabel

Pertemuan 1 dan 2 KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

4.1. Pengumpulan data Gambar 4.1. Contoh Peng b untuk Mean imputation

PENGONTROLAN ROBOT BERJALAN BERODA DUA UNTUK MENELUSURI LINTASAN MENGGUNAKAN JARINGAN SARAF TIRUAN

Jaringan syaraf dengan lapisan tunggal

PENYELESAIAN NUMERIK DARI PERSAMAAN DIFERENSIAL NONLINIER ADVANCE-DELAY

PENYELESAIAN MASALAH NILAI EIGEN UNTUK PERSAMAAN DIFERENSIAL STURM-LIOUVILLE DENGAN METODE NUMEROV

Bab 1. Pendahuluan Metode Numerik Secara Umum

Metode Numerik & Lab. Muhtadin, ST. MT. Metode Numerik & Komputasi. By : Muhtadin

METODE PSEUDOSPEKTRAL CHEBYSHEV PADA APROKSIMASI TURUNAN FUNGSI

STUDI PERPINDAHAN PANAS DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM KOORDINAT SEGITIGA

KLASIFIKASI ARITMIA EKG MENGGUNAKAN JARINGAN SYARAF TIRUAN DENGAN FUNGSI AKTIVASI ADAPTIF

BAB II KAJIAN TEORI. syarat batas, deret fourier, metode separasi variabel, deret taylor dan metode beda

PENELUSURAN LINTASAN DENGAN JARINGAN SARAF TIRUAN

Prediksi Curah Hujan Di Kota Pontianak Menggunakan Parameter Cuaca Sebagai Prediktor Pada Skala Bulanan, Dasarian Dan Harian Asri Rachmawati 1)*

TINJAUAN PUSTAKA. diketahui) dengan dua atau lebih peubah bebas dinamakan persamaan. Persamaan diferensial parsial memegang peranan penting di dalam

PENGGUNAAN MATLAB DALAM PENYELESAIAN SISTEM PERSAMAAN LINEAR MENGGUNAKAN JARINGAN HOPFIELD LINEAR ABSTRAK

Metode Numerik Analisa Galat & Deret Taylor. Teknik Informatika-Unitomo Anik Vega Vitianingsih

KONSEP DASAR PERSAMAAN DIFERENSIAL

Estimasi Suhu Udara Bulanan Kota Pontianak Berdasarkan Metode Jaringan Syaraf Tiruan

Neural Network menyerupai otak manusia dalam dua hal, yaitu:

I. PENDAHULUAN. dan kotoran manusia atau kotoran binatang. Semua polutan tersebut masuk. ke dalam sungai dan langsung tercampur dengan air sungai.

Konsep Deret & Jenis-jenis Galat

BAB 2 LANDASAN TEORI

Penerapan Backpropagation untuk Meningkatkan Efektivitas Waktu dan Akurasi pada Data Wall-Following Robot Navigation

BAB 2 LANDASAN TEORI

Neural Network (NN) Keuntungan penggunaan Neural Network : , terdapat tiga jenis neural network Proses Pembelajaran pada Neural Network

PENGGUNAAN METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERMASALAHAN PADA KALKULUS VARIASI ABSTRACT

II. TINJAUAN PUSTAKA. Turunan fungsi f adalah fungsi lain f (dibaca f aksen ) yang nilainya pada ( ) ( ) ( )

Galat & Analisisnya. FTI-Universitas Yarsi

METODE DEKOMPOSISI ADOMIAN UNTUK MENYELESAIKAN PERMASALAHAN NILAI BATAS PADA PERSAMAAN DIFERENSIAL PARSIAL NONLINEAR ABSTRACT

PERANCANGAN SISTEM KONTROL POSISI DAN KECEPATAN PADA KAPAL SELAM MENGGUNAKAN JARINGAN SARAF TIRUAN

Transkripsi:

Bab 2 LANDASAN TEORI Pada bagian ini akan diuraikan secara singkat mengenai beberapa teori umum yang digunakan untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Dimulai dengan pelinieran model matematik, lalu perumusan suatu persamaan beda hingga, dan diakhiri dengan penggunaan jaringan saraf tiruan pada bidang kontrol. Pada umumnya model matematik dari suatu sistem dinamik yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari akan berbentuk nonlinier. Hal ini mengakibatkan sistem tersebut sulit untuk dianalisis perilakunya, termasuk dalam hal pengontrolan sistemnya. Oleh karena itu, salah satu jalan untuk mempermudah proses analisa dari sistem tersebut adalah dengan melakukan pelinieran model matematik yang diperoleh. Berikut ini akan diuraikan salah satu teknik dalam pelinieran model matematik. 2. Pelinieran Model Matematik dengan Ekspansi Deret Taylor Untuk memperoleh model matematika yang linier dari suatu sistem nonlinier, kita anggap bahwa variabel hanya mengalami deviasi yang kecil dari titik kerjanya. Teknik linierisasi ini berlaku di daerah yang berdekatan dengan keadaan operasi. Namun, jika keadaan operasi berubah-ubah secara luas, persamaan linierisasi yang 5

BAB 2. LANDASAN TEORI 6 demikian tidak cukup dan persamaan nonlinier harus dikerjakan. Penting sekali untuk diingat bahwa model matematika tertentu yang digunakan dalam desain dan analisis dapat menggambarkan dengan tepat dinamika sistem sebenarnya untuk keadaan operasi tertentu, tetapi mungkin tidak tepat untuk keadaan operasi yang lain. Salah satu metode pelinieran ialah metode ekspansi deret Taylor yang akan diuraikan pada penjelasan berikut. Tinjau sistem yang keluarannya y yang merupakan fungsi dari dua buah masukan x dan x 2 sedemikian rupa sehingga y = f(x,x 2 ). (2.) Untuk memperoleh pendekatan linier pada sistem nonlinier ini, kita dapat menguraikan persamaan (2.) menjadi deret Taylor di sekitar titik kerja x dan x 2 sebagai berikut [ ] f y = f( x, x 2 ) + x (x x ) + f x 2 (x 2 x 2 ) + [ ] (x 2! x ) 2 + 2 2 f x x 2 (x x )(x 2 x 2 ) + 2 f (x 2 x 2 ) 2 +..., 2 f x 2 x 2 2 (2.2) dengan turunan parsial dihitung pada x = x dan x 2 = x 2. Di dekat titik kerja normal, bentuk orde tinggi dapat diabaikan. Berdasarkan persamaan (2.2), model matematik linier dari persamaan (2.) disekitar kondisi kerja normal sampai galat orde dua diberikan oleh y ȳ = K (x x ) + K 2 (x 2 x 2 ), (2.3) dengan ȳ = f( x, x 2 ), K = f x x = x,x 2 = x 2, dan K 2 = f x 2 x = x,x 2 = x 2. 2.2 Aproksimasi Persamaan Diferensial Menggunakan Metode Beda Hingga Tujuan dari metode beda hingga dalam menyelesaikan persamaan diferensial biasa (PDB) atau ODE (Ordinary Differential Equation) ialah mengubah masalah kalkulus menjadi masalah aljabar dengan jalan:

BAB 2. LANDASAN TEORI 7. Diskritisasi model fisika yang kontinu. 2. Melakukan aproksimasi turunan eksak dari PDB dengan cara aljabar yakni aprosimaksi beda hingga. 3. Menyubtitusikan hasil (2) pada masalah PDB awal untuk mendapatkan persamaan beda hingga atau finite diffrerence equation (FDE). Misalkan y(t) adalah aprosimaksi solusi PDB dan ȳ(t) ialah solusi eksaknya. Turunan eksak (ȳ ) dapat diaprosimaksi dengan menggunakan deret Taylor untuk n titik dasar dalam bentuk ȳ n+ = ȳ n + ȳ n + 2ȳ n 2 +... (2.4) Persamaan (2.4) dapat ditulis dalam polinom Taylor sebagai berikut ȳ n+ = ȳ n + ȳ n + 2ȳ n 2 +... + m!ȳ(m) n m + R m+, (2.5) dengan bentuk suku sisa R m+ diberikan oleh R m+ = (m+)!ȳ(m+) (τ) m+, t τ t+. Jika deret tak hingga Taylor ini dipotong setelah suku ke m untuk mendapatkan bentuk aproksimasi dari ȳ n+, maka suku sisa R m+ adalah bentuk galat dari deret Taylor yang sudah dipotong. Pada kebanyakan kasus, kita menginginkan galat ini menuju ke nol. Penyelesaian untuk persamaan (2.4) dalam bentuk ȳ n ialah ȳ n = ȳn+ ȳ n 2ȳ n... (2.6) Dengan menyamakan persamaan (2.6) dengan (2.5), maka diperoleh ȳ n = ȳn+ ȳ n 2ȳ n... R m+. (2.7) Atau dapat ditulis dalam bentuk lain, yaitu ȳ n = ȳn+ ȳ n 2ȳ n... O( m ), (2.8)

BAB 2. LANDASAN TEORI 8 dengan O( m ) adalah galat. Bila deret Taylor (2.8) dipotong setelah ȳ n, maka persamaan (2.7) dan (2.8) menghasilkan ȳ n = ȳn+ ȳ n 2ȳ (τ). (2.9) Kemudian, misalkan PDB orde satu ȳ = f(t,ȳ) dengan ȳ(t 0 ) = ȳ 0. Pilih titik n sebagai titik dasar, sehingga dengan menyubtitusikan persamaan (2.9) pada ȳ diperoleh ȳ n+ ȳ n Atau dalam bentuk lain dapat ditulis 2ȳ (τ) = f(t n,ȳ n ) = f n. (2.0) ȳ n+ = ȳ n + f n + 2ȳ (τ) 2 = ȳ n + f n + O( 2 ). (2.) Karena kita akan mencari solusi aproksimasi maka suku sisa atau O( 2 ) dapat diabaikan sehingga kita akan memperoleh solusi untuk PDB diatas dalam bentuk y n+ = y n + f n. (2.2) 2.3 Jaringan Saraf Tiruan dalam Bidang Kontrol Jaringan saraf tiruan adalah suatu sistem paralel dari unsur-unsur pemrosesan, yang terhubung oleh suatu topologi graph, yang secara alami memiliki kecenderungan untuk menyimpan pengetahuan dan membuatnya dapat digunakan ([7]:2). Metode ini memiliki beberapa keunggulan dalam menyelesaikan masalah tak linier dan memiliki kemampuan beradaptasi yang baik. Hal ini membuat jaringan saraf tiruan dapt diaplikasikan dalam berbagai bidang seperti kontrol, keuangan, robotika, elektronika, dan telekomunikasi. Pada bagian ini hanya akan dibahas secara singkat mengenai jaringan saraf tiruan dan difokuskan pada aplikasinya pada bidang kontrol. Untuk pengetahuan lebih mendasar mengenai jaringan saraf tiruan, pembaca dapat melihat referensi yang ditulis oleh Simon Haykin [7].

BAB 2. LANDASAN TEORI 9 Skema penggunaan jaringan saraf tiruan pada bidang kontrol dapat dilihat pada Gambar 2.. Pada gambar tersebut, kita memiliki suatu fungsi yang tidak diketahui (unknown function) dimana kita ingin mengaproksimasinya. Caranya dengan mengatur parameter dari jaringan saraf tiruan yang dibuat sedemikian sehingga jaringan tersebut dapat menghasilkan respon yang sama dengan fungsi tersebut, bila diberikan input yang sama pada keduanya. Pada aplikasinya, unknown func- Gambar 2.: Jaringan Saraf Tiruan sebagai Aproksimator Fungsi tion berkorespondensi dengan sistem yang ingin kita kontrol. Sementara jaringan saraf tiruan akan menjadi model plant yang diidentifikasi. Respon dari kedua sistem dibandingkan dan apabila timbul galat maka akan dilakukan adaptasi hingga galat tersebut sekecil mungkin. Neuron merupakan unit yang melakukan pemrosesan data yang terdiri atas tiga bagian dasar yaitu:. Synapses atau jaringan penghubung yang karakeristiknya terdapat bobot yang akan dikalikan dengan masukan. 2. Adder atau unit penjumlah yang berfungsi menjumlahkan hasil kali masukan dengan bobotnya. 3. Activation function atau fungsi transfer sebagai pembatas nilai output.

BAB 2. LANDASAN TEORI 0 Model neuron yang paling sederhana ialah single-input neuron (Gambar 2.2). Jaringan ini terdiri atas masukan p, bobot w, bias b, a sebagai output, dan f sebagai fungsi transfer. Pada umumnya fungsi transfer yang dipilih berbentuk fungsi sigmoid, seperti log-sigmoid dan tan-sigmoid. Fungsi ini sering digunakan untuk proses latihan (training) menggunakan algoritma backpropagation, karena fungsi sigmoid ialah terdiferensialkan. Lebih jauh lagi suatu jaringan dapat memiliki banyak masukan, banyak neuron, dan banyak lapisan. Gambar 2.3 memperlihatkan suatu jaringan yang terdiri atas banyak neuron dan banyak lapisan. Jaringan ini terdiri atas dua lapisan, dimana lapisan pertama terdiri atas dua neuron dengan log-sigmoid sebagai fungsi transfer dan lapisan kedua terdiri atas satu neuron dengan purelin sebagai fungsi transfernya. Jaringan seperti Gambar 2.3 ini sering digunakan sebagai aproksimator fungsi. p f a b Gambar 2.2: Singel-Input Neuron a 2 p b 2 a a 2 2 b b 2 Gambar 2.3: Contoh Jaringan dengan Dua Lapisan Permasalahan selanjutnya agar suatu jaringan dapat berfungsi dengan baik sebagai aproksimator fungsi ialah pemilihan bobot dan bias yang tepat. Proses ini

BAB 2. LANDASAN TEORI dinamakan training. Pada tugas akhir ini proses training dilakukan menggunakan metode backpropagation dengan algoritma Levenberg-Marquardt.