Rancang Bangun Sistem Tangki Air Berbasis Fuzzy Takagi Sugeno

Inayah Mutiara Azizah, Imroatul Hudati, S.T.,M.T.

2025 | Tugas Akhir | D4 Teknologi Rekayasa Instrumentasi dan Kontrol

Air merupakan komponen paling krusial dalam kehidupan. Semua makhluk hidup membutuhkan air dalam kehidupan sehari hari terutama manusia membutuhkan untuk mandi, mencuci pakaian, mencuci piring dan lain sebagainya. Namun pemborosan air seringkali dilakukan oleh manusia. Perlu adanya sebuah alat untuk mengantisipasi hal tersebut. Pada penelitian kali ini penulis membuat rancang bangun sistem tangki air rumah tangga cerdas berbasis fuzzy logic dengan dua tangki. Rancang bangun ini menggunakan metode fuzzy logic Sugeno. Sistem ini menggunakan dua buah tangki terhubung, sensor ultrasonic yang akan membaca ketinggian air, serta aktuator yaitu pompa dan valve yang akan dikendalikan oleh mikrokontroller Arduino Uno. 

Logika fuzzy dipilih karena mempunyai kemampuan menangani ketidakpastian dan perubahan kondisi yang dinamis pada aliran air. Dengan merumuskan aturan berbasis lingustik ini (high serta low) sistem mampu mengambil keputusan kapan pompa akan aktif ataupun valve yang akan terbuka untuk menjaga kestabilan ketinggian air. Hasil pengujian menunjukan bahwa tanpa kontrol, laju aliran akan berfluktuasi sangat besar sehingga sulit mencapai kondisi stabil. Sebaliknya penerapan fuzzy logic berhasil meredam fluktuasi, menekan standar deviasi serta mempercepat sistem menuju steady state.

Dari hasil analisis, sistem dengan kontrol fuzzy memberikan performa yang jauh lebih stabil dibandingkan kondisi tanpa kontrol. Hal ini membuktikan bahwa pendekatan fuzzy logic efektif untuk diterapkan pada pengaturan tangki yang bersifat non-linear dan mudah berubah. Hasil pengujian menunjukan bahwa sistem yang menggunakan kontrol fuzzy pada tangki 1 memiliki rise time sebanyak  12 detik dengan settling time 20,6 detik  serta overshoot 0?n error steady state 9,75 cm. Selain itu, standar deviasi ketinggian air dalam kondisi tanpa kontrol tercatat 0,65 cm/s yang dapat ditekan menjadi 0,32 cm/s setelah penerapan fuzzy logic. 

Water is the most crucial component of life. All living things need water in their daily lives, especially humans for bathing, washing clothes, washing dishes, and so on. However, water is often wasted. A tool is needed to address this issue. In this study, the author designed a smart household water tank system based on fuzzy logic with a single tank. This design utilizes the Sugeno fuzzy logic method. The system uses two connected tanks, an ultrasonic sensor to read the water level, and actuators, namely a pump and a valve, controlled by an Arduino Uno microcontroller.

Fuzzy logic was chosen because of its ability to handle uncertainty and dynamic changes in water flow conditions. By formulating linguistically based rules (high and low), the system can decide when to activate the pump or open the valve to maintain a stable water level. Test results showed that without control, the flow rate would fluctuate significantly, making it difficult to achieve a stable state. Conversely, the application of fuzzy logic successfully dampened fluctuations, reduced standard deviation, and accelerated the system's approach to steady state.

The analysis showed that the system with fuzzy control provided significantly more stable performance than the uncontrolled system. This demonstrates the effectiveness of the fuzzy logic approach in non-linear and volatile tank settings. Test results show that the system using fuzzy control in tank 2 achieved a rise time of 12 seconds, a settling time of 20.6 seconds, 0% overshoot, and a steady-state error of 9.75 cm. Furthermore, the standard deviation of the water level under uncontrolled conditions was recorded at 0.65 cm/s, which was reduced to 0.32 cm/s after the application of fuzzy logic.

Kata Kunci : Tangki air, Kontrol cerdas, logika Fuzzy Takagi Sugeno