UTS FUZZY

 



Sistem Pengereman Otomatis Menggunakan Logika Fuzzy Berbasis Mikrokontroler 

Referensi

Aris Munandar, Muhammad Aria(2016). Perancangan Pengereman Otomatis Menggunakan Logika Fuzzy Berbasis Mikrokontroler   Vol. 4, NO. 1.

1.Abstrak [Kembali]

Dalam sistem pengereman secara otomatis ini digunakan pegontrolan logika fuzzy untuk menentukan besarnya nilai persentase rem yang akan dilakukan. Untuk masukan pada logika fuzzy itu sendiri berupa kecepatan mobil pada saat melaju dan jarak antara mobil dengan hambatan di depannya. Jumlah rule yang digunakan pada pengontrolan logika fuzzy berjumlah 28 rule .Rule tersebut berisi perbandingan antara kecepatan mobil pada saat melaju dan jarak antara mobil dengan hambatan di depan sehingga menghasilkan nilai persentase rem yang sesuai dengan kondisi mobil pada saat melaju. Perancangan sistem pengereman otomatis ini dibuat dalam bentuk prototype mobil dengan menggunakan mikrokontroler Atmega 32 sebagai pemroses. Dengan menggunakan logika fuzzy dengan 28 rule, sistem yang dibuat mampu melakukan pengereman pada saat mobil melaju dengan kecepatan rendah ataupun melaju dengan kecepatan tinggi dengan jarak berhenti sekitar 10cm sampai 5cm. Selain itu sistem yang dirancang tidak mempengaruhi mobil untuk dapat melewati daerah sempit seperti garasi, dengan jarak antara hambatan bagian kanan dan bagian kiri sekitar 2cm

2.Pendahuluan[Kembali] 

Kecelakaan lalu lintas adalah suatu peristiwa di jalan yang tidak disengaja, hal itu mengakibatkan korban manusia atau kerugian harta. Salah satu penyebab dari kecelakaan tersebut adalah kelalaian pengemudi pada saat mengendarai mobil, kemudian secara tiba-tiba ada obyek di depan sehingga pengemudi tidak sempat menginjak tuas rem dan mengendalikan laju mobil. Terlebih lagi mobil tersebut melaju dengan kecepatan tinggi sehingga sulit untuk menghindar. Sebelumnya telah ada penelitian mengenai sistem pengereman secara otomatis, namun pada sistem tersebut hasil pengereman yang dilakukan masih terlalu kasar sehingga mengurangi kenyamanan pengendara. Selain itu mobil tidak bisa masuk ke dalam daerah sempit seperti garasi. Maka dari itu untuk menghasilkan pengereman yang halus perlu dilakukan penambahan rule pada logika fuzzy yang digunakan, dan juga agar mobil dapat masuk ke daerah sempit.



Dapat dilihat pada tabel terdapat 2 buah input dimana pada masing-masing  dan terdapat 1 buah output

 Sensor Ultrasonik (HC-SR04)

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik).
Cara Kerja Sensor Ultrasonik:

Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima.

Gambar 12. Cara Kerja Sensor Ultrasonik


Gambar 13. Grafik Respon Sensor Ultrasonik

Berdasarkan grafik di atas dapat disimpulkan bahwa bahwa sensor ultrasonik memiliki kinerja rendah dalam pengukuranpada jarak yang rendah. Kinerja sensor memiliki hasil yang akurat untuk pengukuran jarak jauh. Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

l  Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40kHz.

l  Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.

l  Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :

S = 340.t/2

dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.


Sensor accelerometer




Grafik Sensor Accelerometer

Accelerator ini akan terlihat seperti rangkaian yang sederhana pada beberapa perangkat elektronik yang memiliki ukuran yang lebih besar. Terlepas dari penampilannya yang sederhana, sensor getaran accelerometer terdiri dari banyak cara kerja dalam banyak cara, dua di antaranya adalah efek piezoelektrik dan sensor kapasitansi. Efek piezoelektrik adalah bentuk sensor getaran accelerometer yang paling umum dan menggunakan struktur kristal mikroskopis yang menjadi stres karena gaya akseleratif. Kristal-kristal ini menciptakan tegangan dari tegangan, dan accelerometer menginterpretasikan tegangan untuk menentukan kecepatan dan orientasi.Sensor getaran accelerometer akan merasakan perubahan kapasitansi antara struktur mikro yang terletak di sebelah perangkat. Jika gaya akseleratif menggerakkan salah satu dari struktur ini, kapasitansi akan berubah dan accelerometer akan menerjemahkan kapasitansi ke tegangan untuk interpretasi. Sensor getaran terdiri dari banyak komponen yang berbeda, dan dapat dibeli secara terpisah. Tersedia juga tampilan analog dan digital, meskipun untuk sebagian besar perangkat teknologi, komponen ini terintegrasi ke dalam teknologi utama dan diakses dengan menggunakan perangkat lunak yang mengatur atau sistem operasi.



4.Percobaan[Kembali]

STEP 1 : Masuk kedalam aplikasi MATLAB dan akan muncull command windows dan ketikan pada command fuzzy

maka akan muncul tampilan fuzzy logic toolbox sebagai berikut


STEP 3: Pilih edit>>add variable>>input untuk menambahkan variabel input (dikarenakan pada jurnal inputnya 2 maka lakukan step diatas sebanyak dua kali)




STEP 4: Ubahlah nama input1 menjadi Jarak, input2 menjadi Kecepatan,  dan output1 menjadi Tingkat Pengereman dengan cari mengganti pada bagian berikut




STEP 5 : Pilih edit >> membership function untuk membuat fungsi keanggotaan setiap variabel 
sehingga akan muncul tampilan Membership Function Editor seperti pada gambar di bawah ini:





STEP 6 : Pada variabel Jarak ubahlah

Range [0 200]

nama mf1 menjadi SangatDekatSekali, type trapmf, Params [-0.0582 -0.0582 23.9 58.9]
nama mf2 menjadi DekatSekali type trimf, Params  [50 75 100]
nama mf3 menjadi Dekat, type trimf, Params   [90 135 180]
nama mf4 menjadi Jauh, type trimf, Params   [160 185 200]


sehingga tampilan variabel Jarak akan tampak seperti pada gambar di bawah ini:







STEP 7 : Pada variabel Kecepatan, ubahlah
range menjadi [0 120]

nama mf1 menjadi KecepatanSangatRendahSekali, type trimf, Params   [0 0 15]


nama mf2 menjadi KecepatanSangatRendah, type trimf, Params   [10 18 25]

nama mf3 menjadi KecepatanRendah,, type trimf, Params   [20 30 35]

nama mf4 menjadi KecepatanSedang,, type trapmf, Params    [30 38 64 70]

nama mf4 menjadi KecepatanTinggi,, type trapmf, Params     [68 80 90]

nama mf4 menjadi KecepatanSangatTinggi,, type trapmf, Params     [85 95 105]

nama mf4 menjadi KecepatanSangatTinggiSekali,type trapmf,Params[100 111.6 119.6 120]

sehingga tampilan variabel Kecepatan akan tampak seperti pada gambar di bawah ini:



STEP 8 : Pada variabel TingkatPengereman, ubahlah
range menjadi [0 100]

nama mf1 menjadi SangatSedikit, type constant, Params  [20]

nama mf2 menjadi Sedikit, type constant, Params  [40]

nama mf3 menjadi Sedang, type constant, Params  [60]

nama mf3 menjadi Penuh, type constant, Params  [80]

nama mf3 menjadi SangatPenuh, type constant, Params  [100]

sehingga tampilan variabel TingkatPengereman akan tampak seperti pada gambar di bawah ini



STEP 9: Pilih edit>>rules untuk membuka jendela rule editor 
Berikut mereupakan tampilan dari rules untuk mengatur logika fuzzy




STEP 10: Buatlah aturan pada rule editor sesuai dengan rule yang terdapat pada jurnal yang telah diberikan sebanyak 28 rules.






STEP 11: Pilih view>>rules untuk melihat hasil rules yang dibuat


STEP 12: Pilih view >> surface, untuk melihat grafik 3D antara jarak, kecepatan, dan Tingkat Pengereman








 A. Kesimpulan

 Berdasarkan hasil perancangan dan pengujian serta analisis data dari sistem pengereman otomatis menggunakan logika fuzzy yang dibahas pada penulisan laporan penelitian ini, dapat diambil beberapa kesimpulan yang berkaitan dengan hasil analisis yang mengacu kepada tujuan perancangan dan pembuatan sistem pengereman otomatis menggunakan logika fuzzy ini. 
    1. Sistem pengereman otomatis ini dapat bekerja ketika prototype mobil melaju dengan kecepatan tinggi maupun melaju dengan kecepatan rendah, dengan ratarata tingkat keberhasilan melakukan pengereman hingga mobil berhenti melaju mencapai 100% dan jarak berhenti antara 5cm – 10cm. 

  2. Nilai persentase perlambatan pada pengujian pengereman kecepatan tinggi yang hampir mendekati angka 100% adalah pada saat kecepatan 120 cm/s dengan nilai persentase perlambatan 99.47%. Dan untuk pengujian pengereman kecepatan rendah sebesar yang paling mendekati angka 100% adalah pada kecepatan 61.2 cm/s dengan nilai persentase perlambatan sebesar 96.61%. Dari nilai tersebut sistem mampu menghasilkan perlambatan dengan hasil mendekati 100%, dengan kata lain pengereman yang dilakukan oleh sistem bisa dikatakan cukup ideal. 

   3. Pada kenyataannya saat prototype mobil melaju dan melakukan pengereman pergerakan tuas rem bergerak secara osilasi mengikuti nilai keluaran dari perhitungan logika fuzzy, yang dipengaruhi oleh masukan jarak dan kecepatan prototype mobil. 

    4. Perbedaan jarak berhenti prototype mobil dipengaruhi oleh kecepatan respon dari motor servo sebagai penggerak tuas rem. Utuk melakukan pengereman penuh motor servo harus berputar dengan sudut 60°, sedangkan untuk berputar dengan sudut 60° motor servo membutuhkan waktu selama 1 detik. Ketika prototype mobil melaju dengan kecepatan rendah akibat dari pengereman dan sensor ultrasonik mendeteksi jarak 10cm yang kemudian mikrokontroler menggerakan motor servo untuk melakukan pengereman penuh, maka ketika melakukan pengereman dengan jeda waktu selama 1 detik prototype mobil masih sempat melaju meskipun dengan kecepatan yang sangat rendah sehingga prototype mobil tidak berhenti dengan pas pada jarak 10cm.

   5. Penempatan sensor ultrasonik sangat berpengaruh terhadap hambatan yang dapat dideteksi oleh sensor ultrasonik tersebut. Dengan lebar prototype mobil 20cm maka sensor ultrasonik diletakan pada jarak ±18cm dari depan prototype mobil. Selain itu posisi dari sensor ultrasonik ini juga berpengaruh terhadap lebar jalan yang dapat dilalui oleh prototype mobil.
    6. Jalan sempit yang dapat dilalui oleh prototype mobil adalah dengan lebar jalan lebih dari 25cm, dengan jarak minimum antara hambatan dengan bagian terluar prototype mobil baik dari sisi kiri maupun sisi kanan yaitu 2cm.

B. Saran 

Untuk pengembangan dan peningkatan lebih lanjut dari sistem pengereman otomatis menggunakan logika fuzzy ini ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam perancangannya. 
    1. Dimensi dari prototype mobil lebih diperbesar, sehingga cara kerja sistem lebih terlihat menyerupai mobil aslinya. 
      2. Untuk penerapan pada mobil sungguhan, sensor jarak yang digunakan harus memiliki range yang cukup jauh. Ini dipengaruhi oleh dimensi mobil sungguhan dengan prototype mobil yang telah dirancang. 
    3. Sistem pengereman otomatis ini tidak hanya berfungsi sebagai pengaman pada saat mobil melaju ke depan, namun bisa juga digunakan sebagai pengaman pada saat mobil berjalan mundur.      4. Agar sistem pengereman otomatis yang dilakukan benar benar menjamin keselamatan pengendara pada saat berkendara, maka pada masukan logika fuzzy dapat menambahkan satu variabel lagi, selain mempertimbangkan jarak dan kecepatan mobil pada saat melaju bisa juga ditambahkan karakteristik jalan raya yang dilalui oleh mobil tersebut. Baik itu jalanan kering, basah, ataupun jalanan berpasir.  

Realisasi Saran

Agar sistem pengereman otomatis yang dilakukan benar benar menjamin keselamatan pengendara pada saat berkendara, maka pada masukan logika fuzzy dapat menambahkan satu variabel lagi, selain mempertimbangkan jarak dan kecepatan mobil pada saat melaju bisa juga ditambahkan karakteristik jalan raya yang dilalui oleh mobil tersebut. Baik itu jalanan kering, basah, ataupun jalanan berpasir. 



  




Video Realisasi Saran




Video Review dari Kelompok lain (Aprilliya Rahmi Putri)





DAFTAR PUSTAKA

[1] Okta Rusdiansyah, “Sistem Otomatisasi Pengaturan Rem Pada Mobil Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Logika Fuzzy”, Universitas Komputer Indonesia, 2014
[2] C.N.V Abhinandan Reddy, C.N.V Anusha Reddy, M.Mani Roja, “Fuzzy Logic Inference System to Control Speed and Direction of a Vehicle to Avoid Collision”, Int.J.Computer Technology & Applications, 2013 
[3] Piero P. Bonissone and Kareem S. Aggour, “Fuzzy Automated Braking System for Collision Prevention”, GE Corporate Research & Development, Schenectady, NY 12308, USA 
[4] Geraldo Xexeo, “Fuzzy Logic”, Computer Science Department and System And Computing, Federal University of Rio de Janeiro, Brazil 
[5] Jong-Ho Han, Kyung-Wook Noh and Jang-Myung Lee, “PDFuzzy control for the velocity of mobile robot using the haptic joystick”, Department of Electronics Engineering, Pusan National University 
[6] Hyun Mun Kim, Julie Dickerson, Bart Kosko, “Fuzzy throttle and brake control for platoons of smart cars”, Department of Electrical Engineering-System, University of Southern Californi

download file[Kembali]

Download HTML disini 
Download Percobaan Fuzzy disini 
Download Percobaan Fuzzy Realisasi saran disini 
Download Video Teori Fuzzy Logic  disini
Download Video Percobaan Fuzzy  disini
Download Video Realisasi Saran  disini
Download Jurnal  disini

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

                                                      BAHAN PRESENTASI                                                MATA KULIAH    ELEKTRO...