SKRIPSI

PEMODELAN, SIMULASI DAN PENGONTROLAN ANTI­

LOCK BRAKING SYSTEM PADA KENDARAAN RODA DUA

MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY

Ricoh Sanusi02/156897/PA/09006

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS GADJAH MADA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

YOGYAKARTA

2007

i

SKRIPSI

PEMODELAN, SIMULASI DAN PENGONTROLAN ANTI­

LOCK BRAKING SYSTEM PADA KENDARAAN RODA DUA

MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY

Ricoh Sanusi02/156897/PA/09006

Sebagai salah satu syaratuntuk memperoleh derajat sarjana S­1

Program Studi Elektronika dan Instrumentasi pada Jurusan Fisika

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS GADJAH MADA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

YOGYAKARTA

2007

ii

THESIS

MODELING, SIMULATING AND CONTROLLING ANTI­

LOCK BRAKING SYSTEM FOR TWO WHEELED VEHICLES

USING FUZZY LOGIC CONTROLLER

Ricoh Sanusi02/156897/PA/09006

Submitted in partial fulfillment requirements forthe S­1 degree at Physics Department

DEPARTMENT OF NATIONAL EDUCATION

UNIVERSITY OF GADJAH MADA 

FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES

YOGYAKARTA

2007

iii

SKRIPSI

PEMODELAN, SIMULASI DAN PENGONTROLAN ANTI­

LOCK BRAKING SYSTEM PADA KENDARAAN RODA DUA

MENGGUNAKAN LOGIKA FUZZY

Ricoh Sanusi02/156897/PA/09006

dinyatakan lulus ujian skripsi S1 oleh tim penguji pada tanggal 12 April 2007

Tim Penguji

Pembimbing I

( Drs. Y. Suyanto, MIkom )

         Penguji I          Penguji II

( Dr. Hj. Sri Hartati )          ( Dr. Suharto )

iv

“Hai Anakku, janganlah kamu mempersekutukan Allah, sesungguhnya mempersekutukan (Allah) adalah benar-benar kezaliman yang besar”

(QS Luqman: 13)

“Hai Anakku, sesungguhnya jika ada (sesuatu perbuatan) seberat biji sawi, dan berada dalam batu atau dilangit atau didalam bumi, niscaya Allah akan mendatangkannya (membalasinya). Sesungguhnya Allah

Mahahalus lagi Maha Mengetahui”(QS Luqman: 16)

“Hai Anakku, dirikanlah shalat dan suruhlah (manusia) mengerjakan yang baik dan cegahlah (mereka) dari perbuatan yang mungkar dan

bersabarlah terhadap apa yang menimpa kamu. Sesungguhnya yang demikian itu termasuk hal-hal yang diwajibkan (oleh Allah)”

(QS Luqman: 18)

Luqman seperti masih hidup dan menasihati diriku dengan suaranya yang penuh wibawa dan menggetarkan jiwa. Jika aku punya anak kelak, aku ingin mendidiknya seperti Luqman mendidik anaknya. Aku ingin menasihatinya seperti Luqman menasihati anaknya. Aku ingin bersikap bijaksana padanya sepeti Luqman bersikap bijaksana pada anaknya. Ya Allah, kabulkan. (Ayat-ayat Cinta: 299)

v

Kupersembahkan karya ini untukKedua Orang tuaku

''Ya Allah, sayangilah keduanya sebagaimana keduanya menyayangi dan mendidikku di waktu kecil”

vi

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirabbil'alamien..  Segala   puji   bagi   Allah   SWT,   Dzat 

yang   telah  memberi   rezeki  kepada   seluruh  hambanya   yang  memberikan 

penulis   kekuatan,   bimbingan,   petunjuk   dan   ridhonya   sehingga   skripsi 

dengan judul “Pemodelan, Simulasi dan Pengontrolan Anti­Lock Braking 

System Pada Kendaraan Roda Dua Menggunakan Logika Fuzzy” akhirnya 

dapat   terselesaikan.  Skripsi   ini  dibuat  untuk memenuhi  persyaratan guna 

memperoleh   gelar   sarjana   S1   pada   Program   Studi   Elektronika   dan 

Instrumentasi, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan 

Alam, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Penulis   mengucapkan   terima   kasih   yang   sebesar­besarnya   kepada 

semua pihak yang telah mendukung penulis baik moril  maupun materiil, 

diantaranya :

1. Bpk. Y. Suyanto, Drs., MIKOM., selaku dosen pembimbing skripsi yang 

telah banyak memberikan bimbingan dan arahan selama pengerjaan tugas 

akhir ini.

2. Bpk. Tri Kuntoro Priyambodo, Drs., M.Sc.,  selaku dosen wali yang telah 

membimbing penulis selama menempuh kuliah di FMIPA UGM.

3. Dosen­dosen Elins FMIPA UGM : Pak Ro'uf, Pak Agfi, Pak Agus, Pak 

Ashari, Pak Prastowo, Pak Purwadi, Pak Danang, Pak Jazi, Pak Kuwat, 

vii

Pak Masiran, Pak Panggih, Pak Harto, Pak Tri, Pak Widodo, Pak Yanto, 

Bu   Sri,   dosen­dosen   dari   jurusan   dan   fakultas   lain   yang   tidak   bisa 

disebutkan satu per satu, yang telah mendidik dan menularkan ilmunya 

kepada penulis selama menempuh pendidikan di UGM.

4. Kedua   orangtuaku,   mbakku,   adikku   di   Klaten   dan   semua   anggota 

keluarga besar Ranu Pawiro dan Sonto Iguno.

5. Teman­teman satu angkatan di Elins 2002 : Aan, Adi, Febri, Afif, Agung, 

Agus,  Cepi,  Andi­Darma,  Andi­Pri,  AJ,  Gusrie,  Ari­Sugi,  Ari­Wulan, 

AB,   Abud,  Arnanto,  Beben,  Belly,   Budi,  Gilang,  Dana,   Helmi,   Rify, 

Heru, Hugo, Januar, Juli, Lani, Kusno, Zamro, Sigit, Mawardi, Nungki, 

Rahmad,   Rilo,   Richard,   Ricky,   Ridlo,   Didit   'jangkung',   Didit   'ndut', 

Siddiq, Ovick, Yudi, Uzuf, Zain, Felix, Utus, Ratna, Umi, Frans, Yoga 

Imam, Naryo, Atta, Mei dan Ableh.

6. Teman­teman KKN Sub­Unit Sempu, Magelang 2006 : Fitria, Samuel, 

Aruni, Prast, Fursan, Nina dan Nizar.

7. Teman­teman eks SMU 2 Klaten 2002 : Adina, Achie, Arianto, Atika, 

Azief, Candra, Hesti, Imam, Justi, Muffin, Moga, Murni, NC, Nurmai, 

Nurul, Piandy, Ponidi, Jeny, Rohmad, Hari 'Dbronk', Retna, Retno, Rika, 

Titik,   co­Trex,   Galih,   Setiono,   Ryan,   Sugeng,   Taufik,   Tauchid, 

Wahyunoto.

viii

8. Sangtri Lestari, Nur Wijayanti, A. Ike Kharisma Ningroem, Tri Martina 

Anis dan Ika Deny Kristanti : “merci beaucoup!!”

9. Staff Lab Elins, teman­teman asisten praktikum Elektronika­I 2006, adik­

adik angkatan di Elins, MIPA Crew, SIC Crew dan Perpustakaan Crew.

10.  Mas­mas dan mbak­mbak di Inssburck University­Austria, terimakasih 

atas beasiswanya.

11.Pihak­pihak yang membantu  pasca  gempa bumi  27  Mei  2006,   terima 

ksaih banyak.

12. Dan semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu, terimakasih 

banyak. 

Penulis   menyadari   bahwa   banyak   kekurangan   dalam   penulisan 

skripsi   ini.   Karena   itu   penulis   sangat   mengharapkan   saran   dan   kritik 

terhadap  penulisan   skripsi   ini   sehingga  dapat  menjadikan  bahan  koreksi 

bagi penulis untuk menuju yang lebih baik. 

Akhirnya penulis berharap supaya skripsi ini bermanfaat bagi yang 

membacanya. 

Yogyakarta,    April 2007

Penulis

ix

DAFTAR ISI

Halaman Judul Halaman PengesahanHalaman Motto Halaman Persembahan KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL INTISARI ABSTRACT BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang1.2 Rumusan Masalah 1.3 Batasan Masalah 1.4 Tujuan Penelitian 1.5 Hipotesa 1.6 Tinjauan Pustaka 1.7 Cara Penyusunan TA BAB II DASAR TEORI 2.1 Konsep Fisika

2.1.1 Besaran­besaran Fisis, Standar dan Satuan 2.1.2 Kinematika Gerak Lurus 2.1.3 Dinamika Gerak Lurus 2.1.4 Kinematika Gerak Rotasi 2.1.5 Dinamika Gerak Rotasi 2.1.5 Gesekan 2.1.6 Tekanan 

2.2 Konsep Logika Fuzzy 2.2.1 Pengertian Logika Fuzzy 2.2.2 Himpunan Crisp dan Himpunan Fuzzy 2.2.3 Fungsi Keanggotaan 2.2.4 Operasi Himpunan Fuzzy 2.2.5 Variabel Linguistik 2.2.6 Fuzzyfikasi2.2.7 Aturan Fuzzy if – then 2.2.8 Penalaran Fuzzy 2.2.9 Defuzzyfikasi 

x

9

1

Hal

155666

13131319212328313233333436394043434548

iiv

viviix

xiiixvixviixviii

v

2.2.10 Penalaran Fuzzy Metode Sugeno 2.3 Konsep Anti­Lock Braking System

2.3.1 Sejarah 2.3.2 Sistem Kerja ABS 2.3.3 Keuntungan dan Kerugian Penggunaan ABS 2.3.4 Permasalahan Perkiraan Kecepatan Kendaraan 2.3.5 Sensor Kecepatan Roda 2.3.6 Perhitungan Jarak Pengereman Dengan dan Tanpa ABS 

2.4 Dinamika Sistem Pengereman ABS 2.4.1 Pemodelan Ban/Roda Kendaraan 2.4.2 Deformasi dan Respons Ban 2.4.3 Dinamika Ban 2.4.4 Mencari Gerak Roda dan Kendaraan 2.4.5 Pemodelan Kendaraan 2.4.6 Dinamika dan Gerak Kendaraan 2.4.7 Koefisien Gesek Fungsi Slip 2.4.8 Dinamika Tekanan Pada Silinder Roda 2.4.9 Aksi Kendali ABS

BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Deskripsi Umum Sistem

3.1.1 Rancangan Input Simulasi ABS 3.1.2 Rancangan Output Simulasi ABS 

3.2 Sekilas MATLAB 3.2.1 Lingkungan Kerja MATLAB 3.2.2 Window Utama MATLAB 3.2.3 Workspace Window 3.2.4 Current Directory Window 3.2.5 Command History Window 3.2.6 Command Window 3.2.7 MATLAB Editor 3.2.8 MATLAB­SIMULINK 3.2.9 Fuzzy Logic Toolbox 

3.3 Perancangan Pengontrol Logika Fuzzy pada ABS 3.3.1 Pengontrol Logika Fuzzy Pertama 3.3.2 Pengontrol Logika Fuzzy Kedua 3.3.3 Pengontrol Logika Fuzzy Ketiga 

3.4 Perancangan Wheel Dynamics pada ABS 3.5 Perancangan Friction Dynamics pada ABS BAB IV SIMULASI DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Simulasi 

xi

4951515253535456585860626364656668697171727373757676777878798083868799

106113115117118

4.1.1 Hasil Simulasi Pertama 4.1.2 Hasil Simulasi Kedua 4.1.3 Hasil Simulasi Ketiga 

4.2 Pembahasan 4.2.1 Pembahasan Simulasi Pertama 4.2.2 Pembahasan Simulasi Kedua 4.2.3 Pembahasan Simulasi Ketiga 

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN5.1 Kesimpulan 5.2 Saran DAFTAR PUSTAKALAMPIRANLAMPIRAN A  : Listing program MATLAB 

: Diagram blok SIMULINK LAMPIRAN B  : Hasil Numerik Simulasi 

xii

118124130139140141143145145146

A−1A−9

147148

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1  Jumlah angka kecelakaan dijalan raya dalampersen per 1000 kecelakaan 

Gambar 2.1  Konsep 'tua' dalam pengertian tegas (crisp) Gambar 2.2  Konsep 'tua' dalam pengertian fuzzy Gambar 2.3  Fungsi keanggotaan linear Gambar 2.4  Fungsi keanggotaan segitiga Gambar 2.5  Fungsi keanggotaan trapesium Gambar 2.6  Fungsi keanggotaan variabel kecepatan Gambar 2.7  Penalaran fuzzy dengan metode MAKS­MIN Gambar 2.8  Metode defuzzyfikasi Center of Area Gambar 2.9  Struktur kontrol dasar ABS Gambar 2.10 Sensor kecepatan gir gigi Gambar 2.11 Sensor kecepatan roda pada 130­0 km/jam Gambar 2.12 Dinamika dan gerak roda kendaraan Gambar 2.13 Gerak dan dinamika kendaraan beroda dua Gambar 2.14 Kurva koefisien gesek fungsi slip Gambar 3.1  Diagram pengontrolan ABS Gambar 3.2  Window utama MATLAB Gambar 3.3  Workspace window Gambar 3.4  Current directory window Gambar 3.5  Command history window Gambar 3.6  Command window Gambar 3.7  Window MATLAB editorGambar 3.8  Block diagram window Gambar 3.9  SIMULINK library browser window Gambar 3.10 Tools GUI dari fuzzy logic toolbox Gambar 3.11 Kontroler logika fuzzy untuk maing­masing roda Gambar 3.12 FIS editor logika fuzzy pertamaGambar 3.13 Membership function editor akselerasi kendaraan

untuk logika fuzzy pertama roda depan dan belakang Gambar 3.14 Membership function editor nlai slip roda untuk

logika fuzzy pertama roda dapan dan belakang Gambar 3.15 Membership function editor nilai torsi pengereman

 untuk logika fuzzy pertama roda depan Gambar 3.16 Membership function editor nilai torsi pengereman

untuk logika fuzzy pertama roda belakang Gambar 3.17 Rule editor untuk logika fuzzy pertamaGambar 3.18 Rule  viewer untuk logika fuzzy pertama roda depan 

xiii

Hal

23536373839424649545556596467717677787979808183868788

89

91

92

939797

Gambar 3.19 Rule viewer untuk logika fuzzy pertama roda belakang Gambar 3.20 Surface viewer untuk logika fuzzy pertama roda depan Gambar 3.21 Surface viewer untuk logika fuzzy pertama

roda belakang Gambar 3.22 FIS editor logika fuzzy kedua Gambar 3.23 Membership function editor kondisi jalan untuk

logika fuzzy kedua Gambar 3.24 Rule editor untuk logika fuzzy kedua Gambar 3.25 Rule viewer utnuk logika fuzzy kedua Gambar 3.26 Surface viewer utnuk logika fuzzy kedua Gambar 3.27 FIS editor logika fuzzy ketiga Gambar 3.28 Membership function editor KDepan untuk

logika fuzzy ketiga Gambar 3.29 Membership function editor KBelakang untuk

logika fuzzy ketiga Gambar 3.30 Rule editor utnuk logika fuzzy ketiga roda depan Gambar 3.31 Rule editor untuk logika fuzzy ketiga roda belakang Gambar 3.32 Rule viewer untuk logika fuzzy ketiga roda depan Gambar 3.33 Rule viewer untuk logika fuzzy ketiga roda belakang Gambar 3.34 Surface viewer untuk logika fuzzy ketiga roda depan Gambar 3.35 Surface viewer untuk logika fuzzy ketiga 

roda belakang Gambar 3.36 Grafik friksi antara nilai koefisien gesek 

dengan slip roda Gambar 4.1  Hasil simulasi pertama : Jalana kering Gambar 4.2  Hasil simulasi pertama : Jalan basah­kering Gambar 4.3  Hasil simulasi pertama : Jalan basah Gambar 4.4  Hasil simulasi pertama : Jalan es­basah Gambar 4.5  Hasil simulasi pertama : Jalan es Gambar 4.6  Hasil simulasi kedua :  v 0=5m /s=18km / jamGambar 4.7  Hasil simulasi kedua :  v 0=10m /s=36 km / jamGambar 4.8  Hasil simulasi kedua :  v 0=15m /s=54km / jamGambar 4.9  Hasil simulasi kedua :  v 0=20m /s=72km / jamGambar 4.10 Hasil simulasi kedua :  v 0=25m /s=90km / jamGambar 4.11 Hasil simulasi kedua :  v 0=30m /s=108km / jamGambar 4.12 Hasil simulasi ketiga : jalan kering ke basah Gambar 4.13 Hasil simulasi ketiga : jalan basah ke kering Gambar 4.14 Hasil simulasi ketiga : jalan kering ke es Gambar 4.15 Hasil simulasi ketiga : jalan es ke kering Gambar 4.16 Hasil simulasi ketiga : jalan basah ke es 

xiv

9898

9999

101105105106107

108

109110111111112112

113

116119120121122123125126127128129130132133134135136

Gambar 4.17 Hasil simulasi ketiga : jalan es ke basah Gambar 4.18 Hasil simulasi ketiga : jalan kering ke basah ke es Gambar 4.19 Hasil simulasi ketiga : jalan es ke basah ke kering  

   

xv

137138139

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Satuan­satuan dasar SI Tabel 2.2  Awalan­awalan SI Tabel 2.3  Keuntungan metode Mamdani dan SugenoTabel 2.4  Sensor kecepatan roda Tabel 2.5  Jarak perhitungan pengereman dengan ABS 

dan tanpa ABS Tabel 2.6  Simbol dan keterangan Tabel 2.7  Variabel dan konstanta pemodelan kendaraan Tabel 2.8  Koefisien gesek fungsi slip Tabel 3.1  Tabel look­up mu­slip Tabel 4.1  Hasil simulasi pertama Tabel 4.2  Hasil simulasi kedua Tabel 4.3  Hasil simulasi ketiga : Torsi pengereman Tabel 4.4  Perbandingan jarak pengereman 

xvi

Hal14155056

57596567

116140142144145

INTISARI

Oleh :Ricoh Sanusi

02/156897/PA/09006

Sistem   pengereman   pada   kendaraan   merupakan   sistem   yang nonlinear   dan   menyulitkannya   saat   merancang   sistem   pengontrol   untuk Anti­Lock Braking System (ABS) menggunakan metode pengontrol klasik. Metode   pengontrol   yang   lebih   modern   khususnya   logika   fuzzy   cocok diterapkan   pada   sistem   pengontrol   ini.   Pada   skripsi   ini,   telah   dibuat pengontrol ABS menggunakan logika fuzzy untuk menjaga nilai slip roda optimal yang sesuai dengan berbagai jenis kondisi jalan. Sistem pengontrol ini terdiri dari tiga buah sub­sistem yang diletakkan pada masing­masing roda   kendaraan.   Sub­sistem   pertama   menghitung   nilai   torsi   pengereman yang  terjadi,  sub­sistem kedua memperkirakan kondisi   jalan yang dilalui dengan memberikan nilai slip roda optimal yang sesuai dengan kondisi jalan tersebut dan sub­sistem ketiga merubah nilai torsi  pengereman hasil  sub­sistem pertama menjadi nilai torsi pengereman efektif untuk masing­masing roda.   Hasil   simulasi   menunjukkan   bahwa   sistem   pengontrol   yang   telah dibuat memperlihatkan kinerja pengereman yang baik.

Kata kunci :  Pengontrol Logika Fuzzy – Logika Fuzzy – ABS – Sistem Pengereman Anti­Lock  

xvii

ABSTRACT

By :Ricoh Sanusi

02/156897/PA/09006

The braking system is a non linear system which causes difficulties in   developing   a   classical   controller   for   an   Anti­Lock   Braking   System (ABS). Modern control methods especially fuzzy  logic control would be suitable for controlling such a system. In this thesis, a fuzzy logic controller for ABS has been developed to keep the wheel slip in a suitable range that depends on road condition. This control is consisting of three sub­system for each  wheel.  The   first   sub­system  computes   a   braking   torque,   while   the second estimates the road condition by giving the suitable optimal wheel slip, and the last, the third sub­system modifies a braking torque, from there, the effective braking torque is computed. The simulation results show the good performance of the proposed controller.

Keywords  :  Fuzzy Logic Controller  –  Fuzzy Logic  ­  ABS – Anti­Lock Braking System  

xviii