Abstrak— Indonesia dikenal sebagai negara maritim
terbesar di dunia, dimana dua per tiga wilayahnya merupakan wilayah lautan. Indonesia juga dikenal sebagai negara kepulauan, yang terdiri dari beribu-ribu pulau yang dipisahkan oleh laut. Sebagai negara kepulauan, keamanan dan pertahanan negara dari jalur laut merupakan hal yang utama. Oleh sebab itu diperlukan suatu strategi untuk memantau kondisi perairan wilayah Negara Kesatuan Republik Indonesia (NKRI). Salah satu caranya adalah dengan menerapkan sistem autopilot pada kapal laut. Sehingga, kondisi wilayah lautan dapat dipantau dari daratan dengan bantuan kapal autopilot.
Sistem kontrol penjejak lintasan pada kapal merupakan bagian dari sistem autopilot. Pada penelitian ini dirancang bagian dari sistem autopilot yaitu sistem kontrol penjejak lintasan pada kapal tanpa awak menggunakan logika fuzzy.
Sistem kontrol fuzzy yang digunakan adalah metode Sugeno dengan sembilan aturan fuzzy. Nilai output fuzzy menggunakan metode weight average. Sistem kontrol yang dirancang menggunakan modul GPS untuk menentukan posisi dan sensor kompas untuk menetukan arah. Jenis GPS yang digunakan adalah modul GPS PMB-648 sedangkan sensor kompas yang digunakan adalah modul CMPS10. Hasil perancangan sistem kontrol ini diimplementasikan pada mikrokontroler untuk mengkontrol gerak kapal. Mikrokontroler yang digunakan adalah atmega 16. Sistem kontrol yang dirancang adalah untuk mengkontrol gerak rudder, sehingga kapal dapat menjaga haluannya agar sampai pada koordinat yang telah ditentukan.
Setelah dilakukan pengujian pada semua komponen, dapat diketahui bahwa modul GPS yang digunakan mempunyai error rata-rata 3,594 meter. Sensor kompas mempunyai prosentase error sebesar 0,089%. Kecepatan rata-rata kapal pada proses kontrol adalah 0,28 m/s, Nilai ini merupakan kecepatan minimum yang dapat dicapai oleh kapal. Kecepatan rata-rata rudder pada proses kontrol adalah 5,639 derajat/
detik.
Setelah semua sistem diintegrasikan, dapat diamati bahwa kapal telah berhasil menjejaki lintasan dan mencapai posisi koordinat yang telah ditentukan. Waktu rata-rata yang diperlukan dalam satu siklus proses kontrol adalah 3,625 detik.
Kata Kunci—Sistem Kontrol, Navigasi, GPS, Kontrol Kapal, Logika Fuzzy, Mikrokontroler
I. PENDAHULUAN
Indonesia dikenal sebagai negara maritim terbesar di dunia, dimana dua per tiga wilayahnya merupakan wilayah lautan. Indonesia juga dikenal sebagai negara kepulauan, yang terdiri dari beribu-ribu pulau yang dipisahkan oleh laut. Wilayah Indonesia juga tepat berada di antara 2 samudera, yaitu samudera Pasifik dan Hindia. Hal ini tidak menutup kemungkinan bahwa kapal laut akan sering digunakan sebagai alat transportasi, baik untuk perdagangan, transportasi, maupun kemiliteran.
Berlayar terkadang memerlukan waktu yang lama, bahkan bisa membutuhkan waktu berbulan-bulan. Hal tersebut akan membuat seorang nahkoda menjadi jenuh karena selalu mengendalikan kapalnya. Berlayar juga selalu membutuhkan suatu alat navigasi yang digunakan sebagai penunjuk jalan pada kapal laut. Sebab, di lautan yang luas sangat sulit untuk menentukan arah. Oleh sebab itu, diperlukan suatu perangkat yang dapat membantu nahkoda kapal untuk mengemudikan kapal secara otomatis agar kapal tetap berada pada jalurnya. Disaat nahkoda kapal ingin beristirahat, sistem otomatis ini dapat dijalankan. Sehingga kapal dapat berlayar secara otomatis dan tetap berada pada jalurnya[1].
Sebagai negara kepulauan, keamanan dan pertahanan negara dari jalur laut merupakan hal yang utama. Oleh sebab itu diperlukan suatu strategi untuk memantau kondisi perairan wilayah Negara Kesatuan Republik Indonesia (NKRI). Pemantauan wilayah laut bisa dilakukan dengan manual atau otomatis. Secara manual berarti dilakukan patroli keliling untuk mengawasi kondisi perairan Indonesia. Untuk menghemat waktu dan energi, maka diperlukan suatu cara otomatis untuk melakukan pengawasan pada wilayah laut. Salah satu caranya adalah dengan menerapkan sistem
autopilot kapal laut. Sehingga, kondisi wilayah lautan dapat
dipantau dari daratan dengan bantuan kapal autopilot.
Saat ini, berbagai jenis kapal laut telah dilengkapi dengan sistem otomatis (autopilot). Sistem autopilot pada kapal pada umumnya menggunakan jenis course keeping (menjaga sudut haluan kapal) yaitu dengan cara membandingkan sudut haluan kapal yang diperoleh dari pembacaan gyro compass dengan sudut jalur yang diprogram. Seringkali sistem autopilot menggunakan sistem kontrol PID (Proportional Integral
angin, arus laut yang bekerja pada kapal diperlukan
adjustment parameter dari PID itu sendiri. Kebanyakan
pengaturan parameter ini dilakukan secara manual. Hal ini membuat kontroler tidak bekerja secara optimal. (Juan A. Contreras Montes, 2011)[2].
Perancangan sistem autopilot pada kapal akan selalu menjadikan persoalan yang menantang. Hal ini disebabkan karena kapal selalu dipengaruhi oleh faktor-faktor alam yang tidak terduga, seperti gelombang, angin, arus laut, dan sebagainya. Telah banyak dilakukan penelitian untuk mendapatkan suatu sistem autopilot pada kapal. Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, dilakukan dengan membangun suatu sistem kontrol autopilot menggunakan
fuzzy logic yang disimulasikan menggunakan komputer.
Oleh sebab itu, pada penelitian ini akan dibahas tentang sistem kontrol autopilot pada kapal laut berbasis logika fuzzy untuk menjaga kapal agar dapat mencapai posisi koordinat yang telah ditentukan. Kemudian sistem ini akan diimplementasikan pada prototipe kapal laut. Sistem ini dilengkapi dengan GPS dan sensor kompas untuk dapat mengetahui posisi dan sudut haluan kapal. Meskipun ada gangguan seperti angin, ombak dan arus laut, data posisi dan haluan kapal akan dapat diketahui. Dari data ini akan diketahui nilai error sudut haluan kapal (error yaw) dan kecepatan haluan kapal (yaw rate). Sehingga dengan menggunakan logika fuzzy, sistem ini akan mengkontrol sudut haluan kapal sehingga kapal akan tetap pada jalurnya dan mencapai posisi koordinat yang telah ditentukan.
II. DASARTEORI A. Sistem Dinamika Kapal[3]
Model dinamika kapal diperoleh dengan menerapkan hukum Newton. Kapal laut memiliki 6 derajat kebebasan (Degree of Freedom (DOF)) dimana 6 koordinat yang independen diperlukan untuk menentukan posisi spasial dan orientasi pada benda tegar. Keenam komponen gerak tersebut yaitu : surge, sway, heave, roll, pitch, dan yaw. Adapun notasi yang digunakan untuk komponen-komponen ini adalah: x, y, z, φ, θ dan ψ. Gambar. 1 menunjukkan definisi keenam koordinat yang dilihat dari suatu kerangka acuan. Posisi dan orientasi kapal yang dijelaskan relatif terhadap kerangka acuan inersia OE-xEyEzE (kerangka acuan terhadap bumi). Persamaan
umum gerak kapal dapat dinyatakan sebagai (Fossen, 1994)[4]
Dimana M adalah matriks inersia. C(v) adalah hubungan antara matriks koriolis dan sentripetal. v = [u, v, w, p, q, r]T adalah persamaan linearisasi body kapal dan vektor
kecepatan angular. τ = [X, Y, Z, K, M, N]T adalah persamaan
umum vektor gaya dari luar dan momen pada kapal.
Permasalahan untuk menjaga kapal agar tetap pada jalurnya adalah hanya pada bidang horizontal saja. Oleh sebab itu, sistem 6 DOF disederhanakan menjadi bentuk 3 DOF.
Dengan asumsi bahwa koordinat awal body kapal berada pada garis tengah kapal (yG = 0), massa terdistribusi secara
homogen, bidang xz simetris, dan pengaruh pergerakan pada arah sumbu z (heaving), rotasi pada sumbu x (rolling) dan sumbu y (pitching) terhadap bidang horizontal diabaikan, persamaan non-linear pergerakan kapal adalah (Fossen, 1994)[4] :
, ,
,
Dimana m adalah massa kapal, u dan v masing-masing adalah kecepatan surging dan swaying, r adalah kecepatan (angular)
yawing, Iz adalah momen inersia terhadap sumbu z, X dan Y
masing-masing adalah gaya yang berpengaruh pada sumbu x dan y, N adalah momen disekitar sumbu z dan rG = [xG, yG, zG]
adalah pusat gravitasi (Centre of Gravity (COG)). B. Model Dinamika Rudder[5]
Rudder yang mempunyai kemampuan dalam menjaga arah
sesuai dengan perintah. Salah satu yang banyak terpasang dikapal adalah tipe Van Amorengen, yang mempunyai spesifikasi kemampuan kerja antara -350 sampai 350 dan laju
kerja rudder sampai 70/detik. Syarat untuk minimum laju
rata-rata rudder ditentukan oleh klasifikasi perhimpunan. Hal tersebut disyaratkan bahwa rudder dapat digerakkan 350 dari
port menuju 350 ke starboard tidak lebih dari 30 detik.
.
C. GPS (Global Positioning Sistem)[6]
GPS (Global Positioning Sistem) adalah sistem satelit navigasi dan penentuan posisi yang dimiliki dan dikelola oleh Amerika Serikat. Sistem ini didesain untuk memberikan posisi dan kecepatan tiga-dimensi serta informasi mengenai waktu, secara kontinyu di seluruh dunia tanpa bergantung waktu dan Gambar. 1. Badan kapal beserta kerangka acuan terhadap bumi Gambar 2. Sistem koordinat bidang horizontal kapal
Dalam hal ini alat penerima sinyal GPS (GPS receiver) diperlukan untuk menerima dan memproses sinyal-sinyal dari satelit GPS untuk digunakan dalam penentuan posisi, kecepatan dan waktu. Komponen utama dari suatu receiver GPS secara umum adalah antena dengan pre-amplifier, bagian RF dengan pengidentifikasi sinyal dan pemroses sinyal, pemroses mikro untuk pengontrolan receiver, data sampling dan pemroses data (solusi navigasi), osilator presisi, catu daya, unit perintah dan tampilan, dan memori serta perekam data. D. Kompas[7]
Kompas adalah alat navigasi untuk menentukan arah. Kompas memberikan rujukan arah tertentu, sehingga sangat membantu dalam bidang navigasi. Kompas selalu menunjukkan arah utara-selatan magnetik bumi. Alat ini membantu perkembangan perdagangan maritim dengan membuat perjalanan jauh lebih aman dan efisien dibandingkan saat manusia masih berpedoman pada kedudukan bintang untuk menentukan arah.
III. PERANCANGANSISTEM
Perancangan sistem kontrol penjejak lintasan ini terdiri dari beberapa, yaitu analisis sistem pada kapal, perancangan logika fuzzy, perancangan hardware dan perancangan software. A. Analisis Sistem Pada Kapal
Prototipe kapal yang digunakan mempunyai spesifikasi sebagai berikut[8] :
Lpp (panjang kapal) : 120 cm
B (lebar kapal) : 33 cm T (tinggi kapal) : 19 cm
Penggerak propeller : motor DC 24 Volt
Penggerak rudder : motor DC gearbox 24 Volt Jumlah propeller : propeller tunggal
Diameter propeller : 3 inch
Gambar 3. Model kapal MCST-1 Ship
Gambar. 4. Blok diagram sistem kontrol pada kapal dengan logika fuzzy B. Perancangan Sistem Kontrol Fuzzy
Sistem kontrol fuzzy yang dibuat mengandung dua input, yaitu error yaw e = Ψd – Ψ dan yaw rate r = dΨ/dt. Sistem ini
akan mengkontrol sudut rudder (δ) agar kapal tetap pada jalur yang dikehendaki.
Pada desain kontrol fuzzy ini digunakan metode Sugeno. Hal ini didasarkan pada penelitian yang dilakukan sebelumnya, pada simulasi kontrol fuzzy untuk autopilot pada kapal laut yang membandingkan antara metode mamdani dengan metode sugeno, didapatkan hasil bahwa metode sugeno memiliki hasil yang sedikit lebih baik dibandingkan dengan metode mamdani[9].
Untuk nilai error yaw (e) memiliki nilai [-350 350],
command rudder angle (δc) memiliki nilai [-17/217/2] dan yaw
rate (r) memiliki nilai [-7 7]. Nilai input dinormalisasi dengan
faktor skala dalam blok conditioning sehingga nilai dari e*, r*,
memiliki nilai [-7 7].
Fungsi keanggotaan digambarkan dalam bentuk kurva segitiga sama kaki agar memudahkan dalam proses komputasi dan kapasitas penyimpanan yang lebih sedikit. Semua variabel terbagi ke dalam 3 fungsi keanggotaan, yaitu N (Negative), Z
(Zero), dan P (Positive).
Gambar. 5. Diagram blok kontrol fuzzy
Gambar. 6. Fungsi keanggotaan yang telah dinormalisasi
Aturan fuzzy menggunakan fungsi implikasi (if then rule) dengan operator AND. Aturan-aturan ini mengandung 9 aturan yang terdiri dari 3x3 kombinasi dari dua input e dan r.
If e = N And r = N then y = Z If e = N And r = Z then y = N
If e = N And r = P then y = N If e = Z And r = N then y = P If e = Z And r = Z then y = Z If e = Z And r = P then y = N If e = P And r = N then y = P If e = P And r = Z then y = P If e = P And r = P then y = Z
kesembilan aturan tersebut dapat dilihat pada tabel 1. Tabel. 1. Komposisi aturan fuzzy
e/r N Z P
N Z N N
Z P Z N
P P P Z
Metode Sugeno orde 0 memberikan suatu nilai tegas pada output hasil dari inferensi fuzzy. Secara umum, bentuk model fuzzy Sugeno orde 0 adalah :
IF (x1 is A1) o (x2 is A2) o (x3 is A3) o ... o (xN is AN) THEN z=k
dengan Ai adalah himpunan fuzzy ke-i sebagai anteseden, dan k adalah suatu konstanta (tegas) sebagai konsekuen. Nilai k ini ditentukan untuk N = -3,5, Z = 0, dan P = 3,5.
Penentuan nilai ouput fuzzy digunakan metode weight
average. Sehingga output y dapat dicari dengan persamaan :
Dimana,
zi : hasil inferensi fuzzy pada aturan ke-i
αi : nilai dari α-predikat (fire strength) ke-i.
C. Perancangan Konsep Tracking
Sebelum kapal dijalankan, terlebih dahulu ditentukan titik-titik cek poin yang akan dilalui oleh kapal. Diasumsikan kapal bergerak lurus dari cek poin satu ke cek poin yang lainnya. Proses tracking kapal dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 7. Proses tracking kapal
Ada dua parameter yang dapat diamati dari gambar 3.5. yaitu Wheel Over Point (WOP) dan WOP*. Pada WOPin*,
kapal berhenti dari track lurus dan memasuki circular track. Begitu juga ketika kapal memasuki area WOPout*, kapal akan
memulai track lurus kembali.
Pada perancangan yang dibuat, ditentukan untuk radius pada area circular track adalah 5 meter. Hal ini didasarkan pada kemampuan GPS yang digunakan memiliki akurasi
kurang lebih 5 meter. Sehingga kapal dinyatakan sampai pada cek poin berada dalam radius 5 meter dari koordinat yang telah ditentukan sebelumnya.
Selama proses tracking, kapal selalu mendeteksi posisi menggunakan GPS. Dengan mengkombinasikan nilai koordinat yang terbaca oleh GPS dengan koordinat tujuan yang telah ditentukan, maka akan didapatkan sudut heading yang diharapkan. Dimana, sudut ini selalu dihitung terhadap arah utara (00).
Gambar 8. Ilustrasi perjalanan kapal
Pada gambar 3.6. diasumsikan bahwa kapal bergerak dari koordinat A menuju koordinat B. Dari gambar tersebut dapat dihitung nilai yaw desired (Ψd) :
Untuk mendapatkan nilai yaw desired ini harus diperhatikan untuk menentukan kuadran yang tepat untuk Ψd.
Untuk menghitung jarak d antara posisi kapal saat ini dengan koordinat yang akan dituju dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini :
Kapal dinyatakan sampai pada tujuan jika jarak d bernilai kurang dari 5 meter dari titik poin atau tujuan.
D. Pengaturan Kecepatan Propeller
Pada penelitian ini, memang tidak difokuskan dalam pengaturan kecepatan. Namun, untuk melakukan manuver, kapal harus dikontrol kecepatannya. Pengaturan ini dilakukan dengan memvariasikan nilai duty cycle dari PWM (Pulse
Wave Modulation) untuk mengatur pergerakan motor
penggerak propeller.
Pada Tugas Akhir (TA) ini ditentukan ada dua kondisi untuk pengaturan kontrol propeller, yaitu cepat dan lambat. Dimana ditentukan jika jarak lebih besar atau sama dengan 30 meter dan melakukan manuver kurang dari 100, motor
bergerak cepat dan jika jarak kurang dari 30 meter atau melakukan manuver lebih dari atau sama dengan 100, motor
bergerak lambat. PWM menggunakan frekuensi 1 kHz dengan
duty cycle 100% untuk kondisi cepat dan 85% untuk kondisi
lambat. Pemilihan ini didasarkan pada hasil pengujian pada kapal, dimana kemampuan propeller mampu dikontrol hingga menggerakkan kapal dengan kecepatan (minimum) 0,28 m/s dengan frekuensi PWM 1 kHz dan duty cycle 85%.
E. Perancangan Hardware
Untuk mengaplikasikan desain dari sistem kontrol ini maka diperlukan perancangan instrumentasi elektronik. Pada sistem ini, instrumentasi elektronik yang digunakan terdiri dari power
display digunakan untuk menampilkan data-data yang diakses.
F. Perancangan Software
Pada penelitian ini digunakan software aplikasi untuk mengimplementasikan hasil perancangan ke dalam sistem.
Software aplikasi yang digunakan adalah, CodeVisionAVR,
dan AVRdude. CodeVisionAVR digunakan untuk merancang program pada mikrokontroler. AVRdude digunakan untuk memprogram mikrokontroler. Gambar 10 menunjukkan
flowchart dari program yang diimplementasikan ke dalam
mikrokontroler.
IV. PENGUJIANDANANALISIS
Pada bagian ini akan dipaparkan tentang hasil pengujian tentang sistem yang telah dibuat. Pengujian ini meliputi pengujian kecepatan kapal, kecepatan rudder, sensor kompas, modul GPS, dan sistem kontrol penjejak lintasan pada kapal. A. Pengujian Kecepatan Kapal
Kecepatan kapal dikontrol dengan menggunakan PWM pada motor penggerak propeller. Pada pengujian ini digunakan frekuensi PWM sebesar 1 kHz dengan duty cycle 85%. Pengujian ini dilakukan dengan menganggap kecepatan kapal adalah konstan. Jarak tempuh kapal ditentukan berupa lintasan lurus sejauh 1,5 m. Hasil pengujian ditunjukkan pada tabel 2.
Tabel 2. Data kecepatan kapal setelah dikontrol
Percobaan ke- Waktu t (s) Kecepatan v (m/s)
1 5,8 0,259 2 4,8 0,312 3 5,9 0,254 4 4,2 0,357 5 5,6 0,268 6 5,7 0,263 7 5,9 0,254 8 5,6 0,268 9 6,8 0,220 10 4,3 0,349 Kecepatan rata-rata v (m/s) 0,280
Berdasarkan hasil pengamatan, kecepatan ini merupakan kecepatan minimal yang dapat dicapai oleh kapal. Untuk melakukan proses kontrol, Kecepatan kapal harus mengimbangi dengan kecepatan rudder. Dimana menurut aturan Eda dan Crane (1996)[4] bahwa desain kecepatan
rudder minimum adalah :
Gambar 10. Flowchart perancangan software pada mikrokontroler Gambar 9. Diagram blok Hardware yang dibuat
Dimana,
U : kecepatan kapal terhadap sumbu x (m/s) L : panjang Lpp kapal (m)
Jika kecepatan rudder minimum dikontrol berdasarkan aturan Van Amorengen, yaitu sebesar 21/
3 sampai 7 derajat/detik, maka
kecepatan kapal adalah sebesar
untuk ,
dan
untuk .
Jadi, kecepatan kapal berkisar antara 0,006 m/
s sampai 0,063 m/
s. Berdasarkan hasil pengamatan, kecepatan minimal yang
dicapai oleh kapal adalah 0,280 m/
s. Hal ini menunjukkan
bahwa permodelan kapal uji masih belum memenuhi kriteria permodelan Eda Crane.
B. Kecepatan Rudder
Motor penggerak rudder dikontrol menggunakan PWM dengan frekuensi 1 kHz dengan duty cycle 30%. Hasil pengujian ditunjukkan pada tabel 3.
Tabel 3. Data kecepatan rudder dengan kontrol
No Awal (Posisi 0) Akhir (Posisi 0) Waktu (ms) |Kecepatan| (derajat/ s) 1 0 -35 5273 6,683 2 -35 -25 1708 5,854 3 -25 0 3636 6,876 4 0 25 3804 6,672 5 25 35 1958 5,107 6 35 -35 10296 6,799 7 -35 20 8669 6,344 8 20 0 2921 6,847 9 0 15 2347 6,391 10 15 20 883 5,662
Kecepatan rudder rata-rata 5,639 Berdasarkan tabel 3, dapat diketahui bahwa kecepatan rata-rata rudder yang digunakan pada kapal adalah sebesar 5,639
derajat/
s. Hal ini menunjukkan bahwa pergerakan rudder telah
memenuhi syarat (aturan Van Amorengen), yaitu kecepatan
rudder berkisar antara 21/
3derajat/s sampai 7 derajat/s.
C. Pengujian Sensor Kompas
Nilai dari sensor kompas dibandingkan dengan kompas yang ada, yaitu kompas analog (kompas bidik). Hasil pengujian ini ditunjukkan pada tabel 4.
Berdasarkan tabel 4 dapat diketahui bahwa nilai error relatif dari sensor kompas CMPS10 adalah sebesar 0,089%. D. Pengujian modul GPS
Data posisi pada modul GPS PMB-648 dibandingkan dengan GPS yang sudah ada, yaitu GPS personal navigator, Etrex HC series, yang diproduksi oleh Garmin. Hasil pengujian posisi pada modul GPS PMB-648 ditunjukkan pada tabel 5.
Tabel 5. Hasil Pengujian sensor GPS PMB-648
Tabel 6. Hasil Pengamatan menggunakan GPS E-trex
Tabel 7. Perhitungan error pembacaan sensor GPS Tabel 4. Hasil pengujian sensor kompas CMPS10
No Arah Sudut yang diharapkan Terbaca Sudut Error relatif Error (%) 1 U 0 0 0 0 2 TL 45 45,10 0,1 0,222 3 T 90 90,30 0,3 0,333 4 TG 135 134,97 0,03 0,022 5 S 180 180,10 0,1 0,056 6 BD 225 225,10 0,1 0,044 7 B 270 269,93 0,07 0,026 8 BL 315 315,03 0,03 0,009
E. Pengujian Sistem Kontrol Penjejak Lintasan Pada Kapal Pengujian ini merupakan pengujian sistem secara keseluruhan. Dari semua sistem yang telah dirancang kemudian diintegrasikan menjadi suatu bentuk sistem kontrol yang dapat mengkontrol pergerakan kapal sesuai jalur yang telah ditentukan.
Pengujian ini dilakukan di kolam delapan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Sebelum melakukan pengujian, ditentukan terlebih dahulu koordinat tujuan yang akan dilalui oleh kapal. Pada saat kapal berjalan, mikrokontroler mengambil data posisi dari GPS dan dikirim melalui wireless ke komputer menggunakan Xbee-Pro. Data ini disimpan sebagai data logger posisi yang dilalui oleh kapal. Selain itu juga disimpan untuk nilai error yaw, yaw desired, yaw rate,
rudder command, jarak dan waktu yang telah ditempuh oleh
kapal. Haasil pengujian sistem ditunjukkan pada tabel 8: Tabel 8. Hasil pengujian sistem secara keseluruhan untuk proses tracking
Pada simulasi menggunakan software delphi, dapat dimonitoring dan dianalisa pergerakan kapal pada setiap waktu. Berikut ini adalah penampilan grafik pada percobaan pertama:
Gambar 11. simulasi percbaan pertama (bagian 1)
Gambar 12. simulasi percbaan pertama (bagian 2)
Berdasarkan grafik posisi di atas, dapat dilihat kondisi pergerakan setiap saat. Pada perubahan jarak, terlihat pergerakan kapal pada mulanya melambung. Hal ini terlihat bahwa kapal melakukan manuver sampai menemukan arah yang akan dituju.Tapi pada akhirnya, sistem kontrol ini mampu mengontrol pergerakan kapal untuk menuju ke koordinat yang telah ditentukan. Pada tabel 8. dapat diketahui besarnya error posisi pada koordinat tujuan. Hal ini disebabkan karena memang dalam proses perancangan, perjalanan kapal dikontrol mendekati koordinat tujuan pada radius 5 meter dari posisi cek poin. Hal ini untuk menghindari
error pada pembacaan GPS. Yaw rate terlihat bernilai relatif 7
atau -7. Hal ini disebabkan karena kombinasi kecepatan kapal, kecepatan rudder yang tidak sebanding dengan model kapal uji.
Gambar 13. Hasil pemantauan posisi pergerakan kapal
Proses kontrol dilakukan selama watu tertentu tegantung dari besarnya error, yaw rate dan rudder command. Waktu untuk setiap siklus proses kontrol kapal ditunjukkan pada tabel 9:
Tabel 9. Waktu tempuh satu siklus proses kontrol kapal Percobaan ke- ∆t (detik)
1 3,350 2 2,690 3 1,768 4 4,488 5 5,831 ∆trata-rata (detik) 3,625
Jadi, rata-rata waktu yang diperlukan dalam setiap siklus proses kontrol pada kapal adalah 3,625 detik.
V. KESIMPULAN
Dari perancangan, realisasi, dan pengujian pada penelitan ini dapat disimpulkan bahwa fuzzy logic controller dapat mengkontrol kapal untuk menjejaki lintasan dengan baik. Kapal dapat bergerak dengan kecepatan 0,28 m/s dan kecepatan rudder adalah 5,639 derajat/
detik. Sensor kompas yang
digunakan mempunyai error 0,089%. Sedangkan modul GPS mempunyai error pembacaan rata-rata sejauh 6,449 meter. Waktu rata-rata yang diperlukan dalam setiap siklus proses kontrol adalah 3,625 detik.
Saran untuk pengembangan selanjutnya adalah hasil perancangan ini diterapkan pada model kapal yang lebih baik. Pada perancangan selanjutnya dapat ditambahkan kamera pemantau, sehingga dapat diaplikasikan sebagai kapal pemantau wilayah perairan Indonesia dengan kapal autopilot. Dapat juga ditambahkan dengan sensor pendeteksi halangan, sehingga dapat dilakukan proses autopilot dan dapat ditambahkan kontrol kecepatan kapal sehingga kapal dapat tiba di tujuan dengan waktu yang tepat. Jika diinginkan waktu proses kontrol lebih cepat, dapat digunakan jenis mikrokontroler yang lain atau dapat digunakan mikroprosesor.
DAFTARPUSTAKA
[1] Harinoto,.Prototipe Autopilot Pada Kapal Laut Dengan Menggunakan Teknologi GPS dan Fuzzy Logic..Surabaya: Teknik Elektro, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.2011
[2] Contreras Montes Juan A.. Generating Fuzzy Autopilot For Ship Maneuvering.Cartegana (Kolombia):Ship Science & Technology. 2011. [3] Velagic, Jasmine, dkk. Adaptive Fuzzy Ship For-Track Keeping. Bosnia
: Control Engineering Practice 11.2001..
[4] Fossen, T. I..Guidance And Control Of Ocean Vehicles. Chichester, UK: Wiley. 1994.
[5] Isna, Maria Dwi. Perancangan Sistem Kendali Manuver Kapal Berbasis Logika Fuzzy untuk Mengatasi Faktor Gangguan Gelombang, Angin, dan Arus Laut.Surabaya:Teknik Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.2011.
[6] ...Teknologi GPS, Pembahasan tentang teknologi GPS. http://geodesy.gd.itb.ac.id/?page_id=498, (didownload 23 April 2013). [7] ………..Kompas. Pembahasan tentang kompas.
http://id.wikipedia.org/wiki/Kompas, (didownload 24 April 2013). [8] Haqqi Haydarul.Rancang Bangun Sistem Kontrol Arah Manuver Pada
Prototipe Kapal (MCST-1 Ship Autopilot) Sebagai Upaya Peningkatan Kualitas Transportasi Laut:Teknik Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.2011.
[9] Vukic, Z., & Velagic, J.Comparative Analysis Of Mamdani And Sugeno Type Fuzzy Autopilots For Ships. CD Proceedings of the Fifth European Control Conference (Paper No. F0505). Karlsruhe, Germany.1999. [10] …………8-Bit Microcontroller With 16K Bytes In-System
Programmable Flash-Atmega 16/Atmega16L.Atmel Corporation.2002 [11] …...CMPS10-Tilt Compensated Compass Module.www.
.pishrobot.com/files/products/datasheets/cmps10.pdf. (didownload 25 April 2013)
[12] ………...PMB-648 GPS Module. http://www.parallax.com/Portals/0 /Downloads/docs/prod/sens/PMB-648_Specification_V0.1.pdf. (didownload 25 April 2013)
