Model Simulasi Pengendalian Suhu Pada Ruang Pemeliharaan Ulat Sutera (Bombyx mor; L) Dengan Logika Fuzzy

\\S

MODEL SIMlJLASI PENGENDALIAN SUHlJ PADA RUANG

PEMELIHARAAN ULAT SUTERA

(BOllbyx IIOi L.)

DENGAN LOGIKA FUZY

OLEH

NANIK PURWANTI

F01499008

2003

JURUSAN TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGaR

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

MODEL SIMULASI PENGENDALIAN SUHU PADA RUANG

PEMELIHARAAN ULAT SUTERA

(Bombyx mo; L.)

DENGAN LOGIKA FUZZY

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memerolah Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANTAN

Pada Jurusan Teknik Pertanian FaklJltas Teknologi Petanian

Institut Pertanian Bogor

OLEH

NANIK PURWANTI F0149908

Dilahirkan pada tanggal 08 Januari 1981 Oi Sukoharjo, Jawa Tengah

Tanggal Lulus:

> ' 0 , "

;

' " �.

, '�8�" "" -" " / . ".� .- ', . "

/

, �t

-�.

� r�'

.

o�

' .. , \

:

:. \; " , , .. ' ._ \- . ,./ -'-. , ,. ; .._-­ \, c

\.

' •. "

;

"". _ 0"'-- -\ .. � ,:."

" , . .-:: ...

-Dr: Tr.

fudi Indra Setiawan, M.Agr

Nanik Purwanti. FO I 4908. Model Simulasi Pengendalian Suhu Pada Ruang Pemeliharaan Vlat Sutera (Bombx or; L) Dengan Logika Fuy. Dibawah bimbin.an Dr. Jr. Budi Indra Setiawan, M.A§r.

RINGKASAN

Lingkunan adalah parameter kritis dalam emeliharaan ulat sutera

(Bombyx

marl L.).

Pertumbuhan ulat sutera saogat diengaruhi kondisi iklim di lokasi

emeliharaan, yaitu suhu, kelembaban nisbi, kualitas udara, ali ran udara, dan cahaya. Selain memengaruhi ertumbuhan ulat, kondisi iklim di lingkungan emeliharaan yang tidak mcndukung juga crengaruh pada kokon yang dihasilkan.

Dalam penelitian ini dilakukan simulasi untuk mengendalikan kondisi iklim Iingkungan emeliharaan yang dibatasi pada suhu ruangan. Kebutuhan subu optimum bagi ertumbuhan ulat sutera berbeda·beda sesuai dengan fase insnya. Instar I membutuhkan suhu 27-29 °C dengan RH 90%. Instar II membutuhkan suhu 26°C dengan H 85%. Instar III membutuhkan suhu 25°C dengan H 80%. Instar IV membutuhkan suhu 24°C dengan H 75% dan instar V membutuhkan suhu 22-23 IC dengan H 65%. Saat ini engendalian suhu di kalangan etani dilakukan dengan enyiraman ruangan atau emanasan ruangan denao bara arang. Cara ini selain dibutuhkan tenaga lebih dan hasil suhu yang kurang optimal, asap mbakaran erdampak buruk bagi kesehatan ulat sutem.

Simulasi engendalian suhu uangan dilakukan dengan logika fuy karena eubahan suhu udara

ik

linear dan erubah-ubah sesuai dengan kan lingkunan di sekitamya. Model simulasi mengunakan miniatur bangunan untuk emeliharaan ulat sutera. Ukuran bangunan 65x55x60 cm3 dengan konsruksi multiplex dan iber. Suhu ruang emeliharaan didekati dengan model matematika keseimbangan energi pidah panas dan massa yang diselesaikan dengan metde Runge-Kutta.

Pengendahan suhu ruang dilakukan dengan mengatur daya endingin yang digunakan berdasarkan error dan eda error. Error dan beda error meruakan input bagi kendali fuzzy. Output dari kendali fuzzy adalah daya yang digunakan untuk mendapatkan suhu ruangan yang mendekati set oint.

Fungsi keanggotaan input dan fungs! keanggotaan output yang digunakan adalah fungsi keanggotaan segitiga. Fungsi kcanggotaan ini digunakan untuk fuzzifikasi dan defuzzifikasi. Strategi fuzziikasi yang digunakan adalah singleton, sedangkan defuzziikasi yang dipakai adalah

Cerer

Of

Area.

Untuk mengoptimalkan engendalian, ditentukan skala erubahan error, beda error dan output . Program simulasi ditulis dengan bahasa emrograman Borland Delphi versi 6.0 yang terbagi atas simulator untuk menampilkan suhu Iing..-ungan, simulator untuk memprediksi suhu ruangan, dan simulator kendali logika fuzzy.

mendekati 0 serta kemiringan sudut dengan perbandingan antara y dan x mendekati 1 bisa dijadikan dasar bahwa model simulasi yang dibuat bisa mengikutJ erubahan suhu ruangan yang terjadi.

Simulator yang dibuat juga daat mengendalikan suhu ruangan yang telah diprediksi agar sesuai dengan suhu set oint emeliharaan yang ditetapkan, yaitu

29°C pada instar I, 26°C pada instar n, 25°C pada instar III, 24°C pada instar

IV, dan 22 °C ada instar V. Pengendalian ada masing-masing instar ataupun engendalian secara keseluruhan menghasilkan output berua kebutuhan daya minimal yang harus digunakan untuk engendalian seta besar daya terakai ada tiap waktu. Dengan skala error dan a error 0.1 sementara skala outputnya 30

dierolah hasil untuk engendalian sebagai berikut engendalian suhu ruang emeliharaan untuk instar III membtuhkan daya minimal 150 watt. Pada daya ini, engendalian erlansung baik tanpa adanya

overshoot

dengan jumlah energi yang dierlukan hingga akhir engendalian adalah 5.022 kwh. Daya terbaik untuk engendalian insar III adalah 1300 watt dengan kinerja engendalian ditunjukkan oleh MSE seesar 0.0393 dan koefisien variansi 0. 1513%. Total energi yang dibutuhkan ada daya ini adalah 5.03298 kwh. Daya minimal engendalian ada saat instar IV adalah 200 watt yang menhabiskan energi sebesar 5.874 hingga akhir engendalian denan kinerja engendalian terbaik dierikan oleh daya 1500

watt dengan MSE 0.0443, koefisien variansi 0.1776% dan kebutuhan energi sebesar 5.88 1 h. Daya minimal engendaiian pada saat instar V adalah 200

watt dengan kinerja engendalian terbaik dierikan oleh daya 1500 watt dengan MSE 0.0524 dan kefisien variansi 0.2185%. Pengendalian suhu ruangan saat mulai instar III-V membutuhkan daya engendalian minimum 20 tt dengan konsumsi energi seesar 6.158 kwh. Pengendalian terbaik diln dengan input daya 1500 watt ditunjukkan oleh nilai MSE ,ebe,ar 0.041 dan MSE 0.166%.

Konsumsi total energi engendalian mulai instar III-V alh 6. 1647 kwh. Hasil simulasi engendalian di s dilakukan untuk 48 jam engendalian ada miniatur bangunan emeliharaan.

KATA PENGANTAR

Dengan Menyebut Asma Allah Yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang. Puji syukur kehadirat-Nya, karena haoya dengan rahmat dari-Nya lah enelitian an enulisan skripsi yang e�udul "MODEL SIMULASI PENGENDALIAN SUHU PADA RUANG PEMELIHARAAN ULAT SUTERA

(Bobyx

od

L.)

DENGAN GA FUZY" bisa terselesaikan.

Skripsi ini mengacu ada kegiatan ersuteraan alam yang dilakukan oleh etani, yang masih dilakukan dengan teknologi tradisional sehingga hasil produksi yang dieroleh jauh dari standard. Sekiranya dengan masukan teknologi engendalian untuk mencapai kondisi Iingkungan yang ideal, produksi yang dihasilkan etani bisa meningkat.

Ueapan terima kasih enults haturkan kepada banyak pihak yang telah banyak membantu pelaksanaan enelitian dan enulisan skripsi ioi, anara lain:

I. Dr. Ir. Budi lodra Setiawan, MAgr selaku dosen embinbing enulis yang banyak memerikan arahan, etunjuk. dan nasihat atas elaksanaan eelitian yang dilaksanakan enulis.

2. Ir Leoold Nelwan, MSi yang memberikan masukan dan membimbing enulis dalam erumusan model matematika keseimbangan energi, pindah paas dan massa.

3. Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, MAgr. yang bersedia menjadi dosen enguji enulis.

4. Dr. If. Y Aris Purwanto, MSc yang bersedia menguJI enulis untuk mendapatkan gelar kesarjanaan.

5. Bapak, Ibu, Yuni dan Hatini di rumah yang telah banyak memberikan

dorongan moril dan material yang sangat dierlukan oleh enulis sejak tingkat satu hingga terselesaikannya skipsi ini.

7.

Mbak Sandy di Surabaya yang selalu mengingatkan enulis untuk tens

berdoa dan erusaha.

8.

Mas Anton Ady Susanto, terima kasih untuk dorongan semangat yang selalu

diberikan agar skripsi ini cepat selesai.

9.

Abun dan Zacky, temen seerjuangan dalam menyelesaikan enelitian yang

betopik serikultur

n

banyak membantu enulis dalam engambilan data.

lD.

Avi, Deni, Asri, Biana, Ferry, Yusuf Besar, Yusuf Keeil, terima kasih untuk

bantuan yang telah dierikan selama enelitian ini berlangsung.

II.

Maharani, Ratih, Inneke, Didiet, Vivi "gei", Laba DK dan alumni

N 7,

semoga kebersamaan tetap terjalin di hati kita.

12.

Mbak Arianti Hartari yang setia menenani enulis, membantu mengedit kaa­

kata yang salah, terima kasih untuk canda tawa

n

inspirasi jalan-jalannya.

13.

Temen-temen kostan PCH dan temen-temen

EP 36

yang tidak daat

disebutkan satu er satu, terima kasih atas kebersamaannya selama ini.

Semoa skripsi ini bisa menambah literature, memerkaya

khasanah ilmu engetahuan di Jurusan Teknik Pertanian, Fakulas Teknoloi

Pertanian, PB

n

nnanfaat hagi umat. Kritik atas kekurangan yang

a

dalam

skripsi ini sekiranya bisa menjadi masukan bagi enulis

n

menjadi bahan bagi

enyempumaan di kemudian hari.

Bogor, Agustus

2003

Penulis

DAFTAR lSI

Halaman

KATA PENGANTAR ... ... ... .. .

. ... 1

DAFTAR ISI.. ... ... ...

. . ... 111

DAFT AR SIMBOL..

... ... ... v

DAFT AR T ABEL ... .

. . ... ... ... VI

DAFTAR GAMBAR ...

. . ... ... VII

DAFTAR LAMPIRAN...

. ... ... x

I.

PENDAHULUAN

... . . . I A

LATAR BALAKANG ..

. . . .

..

. . . .

.

.

.

. . . .

..

. . . .

..

. . . .

...

. . .

.

. . .

.

. . .

.

. . . .

.

.

.

. . . I 8.

TUJUAN PENELITIAN .

.

.

. . . .

.

. . . . .

...

. .

..

. . .

.

. . . .

.

. . . .

.

. . . .

.

..

..

.

.

. . . .

..

3

II.

TINJAUAN PUST

A ..

..

....

.

. . .

...

.

...

. . . .

.

. . .

..

.

.

. .

.

. . . .

.

. . .

.

. . . .

.

.

.

. .

.

. . . .

....

...

...

. 4

A

ULA T SUTERA

(Bombx mori )

..

. . .

.

.

.

. . .

..

. . . .

.

. . . .

.

. .

.

.

.

...

.

.. . . .

..

. .

..

... 4

8.

SISTEM LOGlKA FUZZY

. . . .

....

. . . . .

.

.

.

. . .

.

. .

....

.

.

.

.

. . . .

.

. .

...

.

.

. .

.

. . . .

.

.

.

. . . .

..

.. 5

1.

T eon dan Himpunan fuy .

. .

.

...

..

. . . .

.

. . .

..

,' ... ... 5

2.

Struktur Dasar Kendali Logika Fuy...

. ... 6

III.

PENDEKATAN TEORITIS

. . . .

.

. .

.

..

..

....

.

.. .

.

..

..

. .

..

...

..

..

.

. . . . .

.

. .

...

. .

..

.. . . .

...

.

.

.. . . . 8

A

PROSES PINDAH PANAS dan MASSA .

... . ... 8

8.

METODE

RNG£-KUTTA ...

.

.

I

I C

KENDAll LOGIKA FUZZY . ... ... ...

. . ... . 12

D. ETODE STATISTlKA SEDERHANA ... .

IV.

METODE PENELITIAN ...

. . ... 15

... 17

V. A

TEMPAT dan WAKTU .

.

.

...

.

. . .

.

.. . . . .

...

.. . . .

.

. . . .

.

. . . . .

.

. .

.

. . . .

..

....

..

. . .

.

. . . .

.

.

..

17

8.

ALA T dan BAHAN ...

. I.

Ala!...

. .

....

. . . .

....

..

.

.

.

.. . 2.

Bahan ...

. C

PROSEDUR PENELITIAN ...

.

HASIL DAN PEMBAHASAN ... .

. ... 17

... 17

. ... 18

. ... . " 18 . ... . 19

A

PENGUKURAN SUHU dan ANALISIS INPUT...

. ... 19

B. VERIFIKASI MODEL ..

. . . .

.

. . .

..

. . . .

..

. . . . .

.

. . . . .

.

. . . .

.

.

.

. . . .

..

. . . .

.

. . . .

.

.

.

22

C

SOFTWARE SIMULATOR PENGENDALI SUHU .

. . . .

..

. . . .

....

. . .

.

..

.

.. 23

D. SIMULASI PENGENDALIAN SUHU RUANG PEMELIHARAAN .. 26

E. BIA Y A PENGENDALIAN ... . F. EFEKTIFITAS

dan

EFISIENSI PENGENDALIAN .. . ... 38

. ... . 42

VI. KESIMPULAN DAN SARAN . . . .... . . .. . . 4

A KESIMPULAN ... . . . .. . . ... . . . ... . . . 4

B. SARAN . . . .. . . ... . . . ... . . . ... . . . 45

DAFTAR PUSTAKA ... . . . .. . . ... . ... . . ... . . . 46

LAMPlRAN ... . . . .. . . ... . ... . . .. . . 47

DAFTAR SIMBOL

Simbol Satuan

A

Luas m'

C

p Panas jenis (secic heat) watt jamlkg

"C

dE Peubahan error "c

dt Peruhahan waktu Jam

E Error "C

! Koeffisien pindah panas konveksi dinding luaf wattlm20e

2 Koeffisien pindah anas konveksi dinding dalam wat/m2 Ie

r Enthalpi sistem wattjamlkg

ha Enthalpi lingkungan wattjamlkg

I fradiasi mataharilsinar wattlm2

k Koefisien pindah s konduksi wattlm °e

m Massa kg

(_, Laju aliran massa kg/jam

Qlr

Panas daun murbei watt

Qwr

Panas ulat sutera watt

R' Koeeffisien deteninasi RMSE

Root

Mean quare Error

SD Standar Deviasi

Ta Suhu lingkungan "c

Tr Suhu ruangan "c

U

veral U

wattln2

"C

U KeJuaran Fuzzy

w _{Bobot nilai benar}

x Tehal _m

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel1. Matrik aturan kendah fzzy . . . 15 Tabel 2. Input sofware simulasi . . . 25 T.bel 3. Karakteristik engendali.n instar III,

IV, V,

dan gabunan . . . 28