Penerapan jaringan saraf tiruan sebagai sistem kontrol sudut pitch pada turbin angin

WARDANA, I Nyoman Kusuma, Prof. Adhi Susanto, M.Sc., Ph.D

2010 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Pada awal perkembangannya, turbin angin umumnya dipasang dengan konfigurasi fixed-speed. Namun, turbin dengan menggunakan konfigurasi ini menjadi tidak optimal. Namun, dengan perkembangan teknologi di bidang elektronika daya, masalah ini dapat dikurangi dengan menerapkan turbin bersistem variabl-speed. Dengan menggunakan konfigurasi ini, turbin dapat beradaptasi secara kontinu untuk bekerja pada efisiensi aerodinamik tertinggi. Salah satu metode yang digunakan pada sistem variable-speed adalah dengan mengatur besarnya sudut pitch baling-baling turbin. Melalui penelitian ini, diciptakan sebuah model turbin bertipe Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT). Jaringan saraf tiruan tiruan dengan algoritma pelatihan backpropagation yang digunakan sebagai sistem kontrol pada penelitian ini berarsitektur 2-10-1, dengan fungsi transfer tansig pada lapisan tersembunyi, dan fungsi purelin pada lapisan output. Input JST adalah error dan posisi sudut sebelum pengontrolan dilakukan, sedangkan output adalah sudut pitch yang diinginkan. Motor servo digunakan sebagai aktuator, yang dapat menggerakkan sudut pitch antara 20 sampai 60 derjat. Respon sistem hasil fitting terhadap hasil percobaan menunjukkan nilai persen overshoot (%OS) yang lebih besar dari desain yang ditetapkan. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, nilai %OS mencapai 66,67, sedangkan desain kontrol hanya 33,33. Nilai rise time (Tr) sebesar 5,46% masih memenuhi kriteria desain yaitu sebesar 10 detik, namun nilai settling time (Ts)138 detik melebihi kriteria desain yaitu sebesar 20 detik.

In early development, wind turbines are generally installed with fixed-speed configuration. However, the turbine by using this configuration is not optimal. However, with developments in the field of power electronics technology, this problem can be reduced by applying variable-speed turbines. By using this configuration, the turbine can continuously adapt to working at the highest aerodynamic efficiency. One method that is used in variable-speed system is to adjust the angle pitch propeller turbine. A model of a Horizontal Axis Wind turbine type of turbine (HAWT) was created through this research. Artificial neural network (ANN) with backpropagation training algorithm was used as the control system. The network has an architecture of 2-10-1 with tansig transfer function within the hidden layer and the purelin function within the output layer. ANN used a squance of input error and angular position before the control carried out, while the output is the desired pitch angle. Servo motor used as actuator, which can move the pitch angle between 20 to 60 degrees. The experimental results show the value of percent overshoot (% OS) greater than the specified design. Based on that research, the value of %OS reached 66.67, while the control design is only 33.33. The value of rise time (Tr) of 5.46% still meet the design criteria that is equal to 10 seconds. The value of settling time (Ts) reached 138 seconds, exceeded design criteria, while the control design is only 20 seconds.

Kata Kunci : Jaringan saraf tiruan,Kontrol pitch turbin angin,artificial neural networks, pitch control for wind turbine