OPTIMASI TRANSFER DAYA
DENGAN ALGORITMA GENETIKA
- Pengkondisi Sinyal Sensor
Pengkondisi sinyal adalah rangkaian elektronik biasa yang bisa merubah sinyal keluaran sesuai dengan yang diperlukan. jadi sudah cukup jelas dari namanya,"pengkondisi", menjelaskan prinsip kerjanya
Tujuan dibuatnya ada cukup banyak, tapi saya ambil yang banyak keluar ketika saya ketikkan di google, yaitu :
- Penguatan (Amplification)
Gambar 1. Rangkaian Penguat Amplification
2. Penyaringan (Filter)
Gambar 2. Rangkaian Filter
3. Inverting
Dari namanya, pengkondisi sinyal yang satu ini, keluarannya selalu berlawanan dengan masukannya alias tidak konsisten alias pengkondisi sinyal "labil". Jadi kalau masukannya positif keluarannya negatif dan sebaliknya.
Gambar 3. Rangkaian Inverting
4. Non-Inverting
Kalau pengkondisi sinyal yang satu ini berbeda dengan saudaranya yang "labil" di atas. Rangkaian ini bakal menguatkan tegangan tanpa membalik polaritasnya. Jadi keluarannya kalau diberi masukan positif ya positif juga. Jadi rangkaian ini dapat dibilang "seiya sekata"
Gambar 4. Rangkaian Non-Inverting
Di tugas ini sendiri digunakan rangkaian non inverting sebagai pengkondsisi sinyal nya. Prinsipnya sederhana, kalau dijelaskan secara orang awam, masukkan tegangan ke kaki tanda (+) dan masukan (-) di tanahkan(grounding). Fungsinya apa dilakukan begini? Untuk menghasilkan ketertinggalan fasa aja sebenarnya.
Rangkaian percobaan di tugas ini tidak se-simple gambar 4. Gambarnya bisa dilihat pada gambar 5 berikut ini. Dari rangkaian ini nantinya kita coba oprek gimana rumusan dapetin hubungan daya optimum dengan variabel yang udah disebut di atas, yaitu Tahanan beban (RL) dan Tegangan Sensor (Vs)
Gambar 5. Rangkaian Sensor Dengan Penguat Non-Inverting
Jadi kalau dijelaskan secara orang awam lagi, kira-kira begini prinsip kerja rangkaian tersebut. Tegangan keluar dari penguat ke mikrokontroler, sehingga terjadi transfer daya dari sistem sensor ke pengkondisi sinyal. Biar energi diterima si mikrokontroler maksimum, pastinya transfer dayanya mesti optimum juga dong. Trasnfer daya maksimum kalau syarat berikut dipenuhi :
Tahanan Beban (RL) = Tahanan Sensor (Rs)
Jadi bakalan didapat tujuan akhir tugas ini, yaitu rumusan yang menunjukkan hubungan daya maksimum yang kita punya sama variabel-variabel yang udah kita tentuin sebelumnya. Jadi kita tuliskan aja :
Nah kalau sudah sampai sini tinggal masuk ke tahap pembuatan fungsi di Matlab aja. Pembahasannya lihat di subbab berikutnya, dimana nakal dikupas habis sebenarnya berapa nilai transfer daya maksimum fungsi ini?, untuk pembatasan nilai variabel :
APLIKASI
Dalam subbab ini bakalan dibahas cara mudah mencari optimasi daya dengan menggunakan Optimtool GA MATLAB. JAdi Matlab dengan baik hati membuatkan toolbox untuk mencari optimasi suatu rumusan dalam waktu yang sangat singkat. Bayangin aja coba kalau dicari pakai cara manual. Contohnya aja nih gak usah jauh-jauh, ngerjain soal tugas yang diberikan untuk membangkitkan 1 individu saja bisa sampai bergadang semalam. Gimana kalau membangkitkan sampai 20 individu?
Langkah-langkah yang digunakan adalah sebagai berikut :
1. Buat dulu source code rumusan program persamaan di atas. Cara buat source codenya gimana? Gampang, tinggal buka aja Matlab, trus cari new editor. Klik !. Kemudian di editornya ketikkan rumusan untuk mencari nilai daya optimum di atas. Untuk mudahnya, bisa dilihat di gambar 6 berikut :
Gambar 6. SourceCode untuk Rumusan Optimasi Transfer Daya
2. Setelah selesai, save as dan biarin aja namanya sesuai dengan fungsi yang diketik sehingga muemudahkan optimtool mencari fungsi tersebut. Kalau berdasar contoh di atas save source code tersebut dengan nama optimasidaya.m
3. Kalau sudah di save, kita panggil optim tool ga. Bisa dipanggil dengan mencari di start bar Matlab atau kalau mau mudahnya, kita ketikkan saja optimtool ga di Matlab kita
Gambar 7. Memanggil Optimtool GA Di Matlab
Gambar 8. Tampilan Optimtool GA
4. Di optim tool terdapat beberapa form yang harus kita isikan. Berikut panduan bagaimana mengisi form GA tersebut sesuai dengan rumus transfer daya di atas
a. Pilih dulu Solver nya menjadi Genetic Algorithm
Gambar 9. Tampilan Solver
b. Pada Kolom Problem, masukkan nama m-file yang sudah kita buat sebelumnya, jangan lupa juga meletakkan tanda "@" di depan fungsi m-file kita. Pada kolom variabel, sesuaikan dengan jumlah variabel yang kita punya. Menurut tugs ini, kita membutuhkan 2 variabel, yaitu RL dan VRS
Gambar 10. Tampilan Kolom Problem
c. Pada kolom Constraints, kita masukkan batas-batas variabel yang kita tentukan.
Gambar 11. Tampilan Kolom Constraint
d. Pada kolom populasi, Pilih Double Vector dan masukkan nilai populasi yang akan dibangkitkan adalah 100. Semakin banyak nilai populasi, semakin akurat variabel yang mau dicari, dan semakin lambatlah komputer anda. Contoh, kalau populasi yang anda masukkan, karena ingin mendapatkan hasil yang sangaat teliti, anda masukkan 1000. Kalau dijalankan menggunakan komputer saya, 3 jam kemudian baru didapatkan nilai variabel tersebut
Gambar 12. Tampilan Kolom Populasi
e. Pada kolom selection, tukar menjadi Roulette.
Gambar 13. Tampilan Kolom Selection
f. Biarkan pilihan pada kolom lain default. Untuk mengetahui pergerakan individu dan fitness (jadi patokan juga untuk mengetahui apakah GA nya jalan atau enggak) centang "Best Fitness" dan "Best Individual" pada bagian Plot Functions
Gambar 14. Tampilan Bagian Plot Functions
g. Jika dirasa sudah selesai, tekan tombol start, dan lihat nilai individu serta fitness yang didapat. Kemudian bandingkan dengan grafik yang digambarkan secara otomatis oleh Optimtool GA
Gambar 15. Hasil Nilai Best Individual untuk Variabel Tugas dan Best Fitnessnya
Gambar 16. Grafik Untuk Best Individual dan Best Fitness
Setelah dilihat, dapat dilihat bahwa nilai variabel tidak pernah melewati batasannya dan fungsi stabil pada generasi ke 100. Untuk mendapat energi maksimal sudah pasti kita harus mendapat daya yang maksimal. Oleh karena itu fungsi yang dicari untuk tugas ini juga harus maksimal, sedangkan Optimtool selalu memberikan nilai minimum secara default. Makanya pada m-file gambar 6 saya menambahkan fungsi :
Fungsi menjadi seperti persamaan di atas untuk mengakali sistem jadi didapatkan nilai variabel saat fungsi maksimal. Sedangkan penambahan 1 digunakan untuk menghindari pembagian dengan 0.
ANALISA
Analisa yang bisa didapat dari hasil di atas :
Sesuai rumus :
Nilai transfer daya optimal untuk tegangan sensor 3,999 Volt dan resistansi beban 761,79 Ω sesuai nilai variabel yang kita cari adalah :
KESIMPULAN
Kesimpulan yang bisa diambil berdasarkan hasil yang diperoleh dengan menggunkan Optimtool GA adalah :
- Kondisi Optimum terjadi pada generasi ke 100 dari 100 generasi yang dibangkitkan
- Transfer daya optimum terjadi pada saat tegangan sensor bernilai 3,999 V dan tahanan beban 761,79 Ω
- Daya yang ditransfer pada kondisi optimum adalah 0,084 Watt