I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   1 6 ,   N o .   2 N o v e m b e r   201 9 ,   pp.   67 8 ~6 84   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 6 .i 2 . pp67 8 - 6 84             678       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   Fe e d b a c k - f e e d f o r w a r d   f u z z y   l o g i c   a p p r o a c h   f o r   t e m p e r a t u r e   c o n t r o l   i n   b i o e t h a n o l   v a c u u m   d i st i l l e r       M u h amm ad   A z i z   M u s l i m 1 Te gar   S u k m Y u d h a 2 ,   B .   S.   K.   K.   I b r ah i m 3   1 ,2 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   B r a w i j a y a   U ni v e r s i t y ,   I ndone s i a   3 F a c ul t y   of   E ng i ne e r i ng ,   E nv i r o nm e nt   a nd  C o m pu t i ng   C o v e nt r y   U ni v e r s i t y ,   U n i t e K i ng do m       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   J a n   15 ,   2 01 9   R e v i s e A pr   30 ,   201 9   A c c e pt e M a y   1 2 ,   20 1 9       E ne r g y   c o ns e r v a t i o a nd   di v e r s i f i c a t i o a r e   be c o m i ng   a   m a j o r   r e s e a r c i s s u e .   A w a r e ne s s   of   t he   l i m i t e d   s o ur c e s   o f   e ne r g y   f r o m   f o s s i l   f ue l s   e nc o ur a g e s   r e s e a r c o r e ne w a bl e   e ne r gy .   B i o e t ha no l   i s   a   pr o m i s i ng   f ue l   s ub s t i t u t e   f o r   g a s o l i ne .   B i o e t h a no l   pr o c e s s i ng   i nc l ude s   s ug a r   e xt r a c t i o n ,   f e r m e nt a t i o n,   di s t i l l a t i o n,   a n d   a bs o r p t i o n.   T e m pe r a t ur e   a nd  pr e s s ur e   c o nt r o l s   a r e   e s s e n t i a l   i b i o e t ha no l   pr o c e s s i ng .   T hi s   pa pe r   pr e s e nt s   a   f e e db a c k - f e e df o r w a r f uz z y   l o g i c   a ppr o a c f o r   t e m pe r a t u r e   c o nt r o l   i n   a   bi o e t h a no l   v a c uum   d i s t i l l e r .   I t hi s   s t udy ,   v a c uum   pr e s s ur e   i s   e m pl o y e d   a s   f e e df o r w a r i npu t s   f o r   a   f uz z y   l o g i c   c o nt r o l l e r .   T he   f e e df o r w a r i npu t   di r e c t l y   m o di f i e s   t h e   m a i n   c o nt r o l l e r ,   i . e . ,   f uz z y   l og i c   c o nt r o l l e r ,   t h r o ug f uz z y   r ul e s .   T h e   c o nt r o l l e r   i s   i m pl e m e n t e d   us i ng   A r dui no   M e g a   25 60  m i c r o c o nt r o l l e r .   T h e   r e s ul t s   s ho w   t ha t   t he   pr o po s e f e e db a c k - f e e df o r w a r f uz z y   l og i c   c o nt r o l l e r   c o ul s uc c e s s f ul l y   m a i n t a i t he   t e m pe r a t ur e   a t   t he   de s i r e s e t po i n t   v a l u e   w i t h   s m a l l   s t e a dy - s t a t e   e r r o r   ( 3. 85 % )   a nd   r e l a t i v e l y   s ho r t e r   s e t t l i ng   t i m e   c o m pa r e t c l a s s i c a l   P I D   c o nt r o l l e r   a n f uz z y   l o g i c   c o nt r o l l e r .   Ke y w or d s :   B i oe t h a n o l   v a c uum   di s t i l l e r   F e e d b a c k - fe e d fo r w a r d   F uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r     T e m pe ra t u r e   V a c uum   p r e s s ur e   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M uha m m a A z i z   M us l i m ,     D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g ,   B r a w i j a y a   U n i v e r s i t y ,   I n do n e s i a .   E m a i l :   m u h_a z i z @ ub . a c . i d       1.   I N TR O D U C TI O N     E n e rgy   i s   a   f un da m e n t a l   ne ed   i n   m o de rn   l i f e A c c o r di ng  t o   t h e   d a t a   f r o m   t h e   I nt e rna t i o na l   E n e r gy   A ge n c y   (IE A ) ,   t h e   a v e r a ge   w o r l e n e r gy   de m a n i n c re a s e   by   1. 6%  pe r   y e a r .   T hi s   de m a nd w a s   a pp r o xi m a t e l y   8 0 s uppl i e d   f r o m   f o s s i l   f ue l s   [1] .   O n   t h e   o t h e r   h a nd,   pe t r o l e um   e xpe r t s   e s t i m a t e t h a t   f o s s i l   f ue l s   w o ul d   r u n   o ut   i n   a b o ut   30  y e a r s   [2] T h us ,   i t   i s   a n   u r g e n t   n e e t o   e xpl o r e   a l t e rna t i v e   f ue l   s o ur c e s   a s   a   s ub s t i t ut e   f o r   f os s i l   f ue l s .   O n e   o f   t h e   p r o m i s i n g   c a ndi d a t e s   i s   b i o e t h a n o l B i o e t ha n o l   i s   e xt ra c t e d   f r o m   t h e   r e s t   of   t h e   c r o w h i c h   s t i l l   c o nt a i n s   s uga r.   T h e   p r o c e s s   of  m a k i n b i o e t h a n o l   i n c l u de   s uga r   e xt r a c t i o n,   f e r m e n t a t i o n,   d i s t i l l a t i o n,   a nd   f i n a l l y   a b s o r pt i o n   p r o c e s s   t o   puri fy   t h e   b i o e t h a n o l   i o r de r   t o   o b t a i n   f ue l   g ra de   e t ha n o l   ( FGE ) .   A b s o r pt i o n   p r o c e s s   i s   d o n e   by   u s i n a b s o r b e r   t ha t   c a n   t a ke   2 - da y s .   A l t e rn a t i v e l y ,   i t   c a n   be   do n e   i n   a   v a c uum   d i s t i l l a t i o n   p r o c e s s   t h a t   a l l o w s   t h e   f o r m a t i o n   o f   F G E   i n   a   r e l a t i v e l y   s h o r t e r   t i m e   [3] .   A   c o n c e pt   of   di s t i l l a t i o n   i n   n e a r   v a c uum   c o n di t i o n   i s   w e l l   e xpl a i n e i n   [4 ] ,   w h i l e   s uc c e s s f ul   a ppl i c a t i o n   o v a c uum   di s t i l l a t i o n   i s   p r e s e n t e i n   [5]   f o r   b i o di e s e l   pr o duc t i o n   a n i n   [6]   f o r   c r ude   l e a r e f i n i ng.   I n   v a c uum   di s t i l l a t i o n   o f   b i o e t h a n o l ,   t h e   b o i l i n g   po i nt   o f   w a t e r   a n pu r e   b i o e t h a n o l   a r e   v e r y   c l os e .   S o ,   i t   i s   a n   u r ge n t   n e e t o   de v e l o a   s t ri c t   t e m pe r a t u r e   c o n t r o l   f o r   t h e   d i s t i l l a t i o p r o c e s s .     Co n v e n t i o n a l   c o n t r o l s ,   s uc a s   o n - o f f   c o n t r o l   a n d   P ID   c o n t r o l ,   a r e   s t i l l   w i de l y   us e i n   t e m pe r a t u r e   c o n t r o l .   E x a m p l e s   of   s u c c e s s f ul   a ppl i c a t i o n s   a r e   r e po r t e i n   [7]   fo r   r e duc i ng  r e t u rn   w a t e r   t e m pe ra t u r e ,   i n   [8]   fo r   c o n t r o l l i ng  do m e s t i c   h o t   w a t e r   a nd  i n   [ 9]   f o r   c o n t r o l l i n g   t h e   f l ui d   t e m pe r a t u r e   i n   t h e   h e a t   e xc h a n ge r.   T h e   us e   of   t h e   on - o ff   c o n t r o l l e r   a n P ID   c o n t r o l l e r   a n d   t h e i pe r f o r m a n c e s   f o r   v a c uum   d i s t i l l a t i o n   ha s   b e e n   r e po rt e d   i n   [3] .   A n o t h e r   w i de l y   us e   t e m pe r a t u r e   c o n t r o l   s t ra t e g y   i s   us i n g   f uz z y   l o gi c .   E xa m p l e s   of  s uc c e s s f ul   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       F e e dba c k - f e e df or w ar f uz z y   l og i c   appr oa c h   f or   t e m pe r at ur e   c ont r o l   i n     . . . .   ( Muham m ad   A z i z   Mus l i m )   679   a ppl i c a t i o n   o f   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r   w e r e   r e po r t e i n   [ 10]   f o r   g r e e nh o us e   a ppl i c a t i o n ,   i n   [11]   f o r   i n d us t r i a l   r o a s t e r   a pp l i c a t i o n ,   i n   [12]   f o r   f urna c e   a ppl i c a t i o n ,   i n   [13]   fo r   a n   e l e c t r i c   v e h i c l e ,   i n   [ 14]   f o r   pa nt o gra p h - c a t e na r y   s y s t e m ,   i n   [1 5]   f o r   s w a r m   r o bo t i c s   a nd  i [16]   f o r   t h e   s upe rh e a t e d   s t e a m   a pp l i c a t i o n.    A pp l i c a t i o o f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r   (F L C)  i n   v a c uum   di s t i l l e w a s   r e po rt e d   i n   [17] .   T w o   i nput s ,   na m e l y   t e m pe r a t u r e   e rr o a n d i f f e r e n c e   of   t w o   c o n s e c ut i v e   e r r o r s ,   w e r e   us e a nd  i t s   pe r f o r m a n c e   w a s   c o m pa r e d   t o   c l a s s i c a l   P ID   c o n t r o l l e i [3] .   T h e   F L o ut pe r f o r m   P ID   c o n t r o l l e i t e rm   o f   ov e r s h o o t   a n s e t t l i ng  t i m e   o f   t h e   r e s po n s e .   T h i s   c o m pa r i s o n   r e s ul t   a l s o   c o m pl i e s   w i t h   [18]   c o m pa ri n g   t h e   pe r f o r m a n c e   o t h e   on - o ff   c o n t r o l l e r,   P ID   c o n t r o l l e r,   a nd   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r.   T a ki ng  a dv a nt a ge   o f   bo t h   P ID   c o n t r o l l e r   a n f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r,   i t   i s   po s s i b l e   t o   e m pl oy   a   c o m b i n a t i o o f   f uz z y - P ID   c o n t r o l   s t ra t e gy   s uc h   a s   i [19]   D y n a m i c a l   c ha r a c t e r i s t i c   o f   v a c uum   di s t i l l e r   c a n   b e   s t udi e d   f r o m   i t s   m o de l .   T h e   m o de l   c a n   b e   de r i v e a n a l y t i c a l l y ,   s uc h   a s   i n   [20] ,   o r   e xpe ri m e nt a l l y   by   s y s t e m   i de n t i f i c a t i o n.   M a t h e m a t i c a l   m o de l i n g   t hr o ugh   i de nt i f i c a t i o n   o f   v a c uum   di s t i l l e r   ha s   b e e n   r e po rt e d   i n   [21 ] .   T w o   a ppr o a c h e s   h a v e   be e n   c a rr i e o ut ,   t h e   f i r s t   w a s   b a s e d   o n   e xt e n de l e a s t   s qu a r e   (E L S m e t h o a n d   t h e   l a t e r   w a s   b a s e o n   a da p t i v e   n e u r o - f uz z y   i n f e r e n c e   s y s t e m   (A N F IS ).   E xpe r i m e nt a l   r e s ul t s   s ugge s t   t h a t   a   m ul t i - i n pu t   m o de l   a p p r o a c h   s h o ul b e   us e d Bo t h   m e t h o ds   s ugge s t   v a c uum   p r e s s ur e   a s   t h e   c a ndi d a t e   of   a ddi t i o na l   i n pu t   f o r   t h e   c o n t r o l l e r   b e s i de s   t e m pe ra t u r e   e rr o r   a s   i n   c o m m o n   a pp r o a c h.   S i n c e   v a c uum   pr e s s u r e   t e n ds   t o   de v i a t e   t h e   o ut put   t e m pe r a t u r e   f r o m   i t s   de s i r e v a l ue ,   v a c uum   p r e s s u r e   s h o ul b e   t r e a t e d   a s   a   d i s t u r b a n c e   t o   t h e   p r o c e s s .   T hi s   a l s o   c o m pl i e s   w i t h   [2 2] ,   s ug ge s t i n t o   c o n s i de r   p r e s s u r e   i n   t h e   dy n a m i c a l   m o de l .   U n de r s t a ndi n t h e   dy n a m i c   o f   v a c uum   pr e s s u r e   b e fo r e   i t   de v i a t e s   t h e   o ut put   w o ul be   be n e f i c e n t ,   h e n c e   a   f e e dfo r w a r c o n t r o l   s t r a t e g y   w o ul b e   a   go o c a n di d a t e   s o   a l l e v i a t e   t h e   e f fe c t   of   v a r i a t i o n   i n   v a c uum   pr e s s u r e .     F e e d fo r w a r d   c o n t r o l   s t u dy   a l r e a dy   a t t ra c t e m a n y   r e s e a r c h e r s .   A m e r o n ge n ,   J   [23 ]   p r o po s e m o de l   r e f e r e n c e   a da p t i v e   c o n t r o l   p ri n c i pl e   t o   de s i g n   a   f e e dfo r w a r d   c o nt r o l l e r.   A   s uc c e s s f ul   e xa m pl e   o f   a   fe e d   fo r w a r d   c o n t r o l   s t ra t e gy   fo r   t e m pe r a t u r e   c o n t r o l   w a s   r e po rt e d   i [24] .   Co m b i na t i o n   o f   f e e dfo r w a r d   c o n t r o l l e w i t h   a n o t h e r   c o n t r o l   s t ra t e gy ,   i n   t h e   fo r m   o f e e db a c k - f e e d f or w a r c o n t r o l l e r,   w e r e   r e po r t e i n   [25 - 28] .   C h e n,   W .   [25]   ge n e ra t e   f uz z y   fe e d fo r w a r b y   de c o upl i n c o n c e pt   s uc h   a s   i n   m ul t i v a r i a b l e   c o n t r o l   a pp r o a c h.   W h i l e   H a i fe n g,   S .   e t   a l .   [26]   us e f e e d fo r w a r c o n t r o l l e r   t o   m o di fy   a   f uz z y   P ID   c o n t r o l l e r.   A   c o m m o n   a pp r o a c h   f o r   f e e d b a c k - fe e d fo r w a r c o nt r o l l e r   w a s   e xpl a i n e i n   [2 7]   a nd  [ 28] ,   b o t h   t hr e a t   d i s t u r b a n c e   i n put   t o   m o di fy   t h e   o ut put   of   t h e   fe e d b a c c o n t r o l l e r.   I n   t h i s   s t udy ,   v a c uum   pr e s s u r e   i s   pr o po s e d   a s   f e e dfo r w a r d   i n pu t s   for   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r.   D i f f e r   f r o m   a pp r o a c h e s   i n   [ 25 - 28] ,   t h e   fe e d fo r w a r i nput   i s   di r e c t l y   m o di fy   t h e   m a i n   c o n t r o l l e r,   i . e .   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r,   t hr o ug h   f uz z y   r ul e s .   U s i n t hi s   f e e db a c k - f e e dfo r w a r f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e (F F   F L C)  a pp r o a c h ,   i t   i s   h o pe t o   i m p r o v e   c o n t r o l   pe r f o r m a n c e   i n   t e m pe r a t u r e   c o n t r o l .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D     B i oe t h a n o l   v a c uum   di s t i l l e r   w h i c h   ha v e   b e e n   de ve l o pe d   i o ur   e a r l i e r   s t ud i e s   [17]   i s   us e d   i n   t hi s   s t udy .   A s   s h ow n   i n   F i g u r e   1,   t h e   de v i c e   c o n s i s t s   of   a   di s t i l l a t i o n   t ub e ,   c o n t r o l   pa n e l s ,   h e a t e r s ,   c o n de n s a t i o n   t ub e ,   c oo l i n g   w a t e r   c o nt a i n e a nd  c o n t a i n e r   f o r   di s t i l l a t i o n   pr o duc t .   T h e   t e m pe r a t u r e   s e n s o r   i s   l o c a t e i n s i de   t h e   di s t i l l a t i o n   t ub e ,   w h i l e   t h e   v a c uum   p r e s s ur e   s e n s o i s   pl a c e d   a t   t h e   o ut l e t   o f   t h e   di s t i l l a t i o n   t ub e .   In   a   di s t i l l a t i o n   c y c l e ,   25   l i t e r s   o f   l ow   c o n c e n t ra t e d   b i o e t h a n o l   c a b e   pr o c e s s e d   w i t t hi s   a pp a r a t us .           F i gu r e   1 .   B i o e t ha n o l   V a c uu m   D i s t i l l l e A pp a r a t us           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 6 ,   N o .   2 N o v e m be r   2 01 9   :     67 8 - 6 8 4   680   R a w   m a t e ri a l s   fo r   t h e   e xpe r i m e nt   i s   l o w   c o n c e n t r a t e b i o e t h a n o l .   T hi s   m a t e ri a l   i s   o b t a i n e b y   f e r m e n t a t i o n   o f   t h e   b a s e   m a t e r i a l   i n   t h e   fo r m   o m o l a s s e s .   F e r m e n t a t i o n   r e s ul t s   i s   l o w   c o n c e n t ra t e b i oe t h a n o l   w i t h   t h e   m a x i m um   e t ha n o l   c o n c e n t ra t i o n   i s   30 % .   T hi s   c o n c e n t ra t i o n   l e v e l   w o ul be   i n c r e a s e d   i n   t h e   di s t i l l a t i o n   p r o c e s s .   T h e   b a s i c   p ri n c i pl e   o f   di s t i l l a t i o n   i s   t h e   s e pa ra t i o n   o f   a   m i xt u r e   o f   t w o   o r   m o r e   l i qui ds   t hr o ugh   t h e   p r o c e s s   of   e v a po r a t i o n.   I n   o r de r   t o   b e   s e pa ra t e d,   t h e   b o i l i n po i n t   o f   c o n s t i t ue n t   s ub s t a n c e s   (i n   t h i s   s t u dy   a r e   b i o e t h a n o l   a nd  w a t e r)  m us t   b e   di f fe r e nt .   W a t e b o i l i n g   po i n t   i s   100   de g r e e s   Ce l s i us   a t   a   pr e s s u r e   of   A t m ,   w hi l e   b i o e t h a n o l   i s   77  de g r e e s   Ce l s i us .   T h us   i t   i s   po s s i b l e   t o   s e pa r a t e   t h e s e   t w o   l i qui ds   t hr o ugh  a   di s t i l l a t i o n   p r o c e s s .   O t h e   c o n d i t i o n   o f   c l o s e   t o   t h e   v a c u um ,   t h e   b o i l i n g   po i n t   o f   t h e   l i qu i w i l l   de c r e a s e ,   s o   i t   i s   po s s i b l e   t o   ge t   t h e   d i s t i l l a t i o a t   a   r e l a t i v e l y   l o w e r   t e m pe ra t u r e .   B i oe t h a n o l   di s t i l l a t i o n   p r o c e dur e s   i t h i s   s t udy   fo l l ow :   1.   O pe r a t e   t h e   v a c uu m   pu m p   u nt i l   t h e   p r e s s ur e   i s   a r o und  0 . 5   A t m   2.   R a i s e   t h e   t e m pe ra t u r e   g r a d ua l l y   un t i l   t h e   t e m pe r a t u r e   r e a c h e 62 o (b o i l i n g   po i n t   o f   e t h a n o l   a t   0. 5   A t m )   3.   M a i n t a i t h e   t e m pe r a t u r e   a nd  p r e s s u r e   u n t i l   t h e   v o l um e   unt i l   t h e   m a t e r i a l   (l o w   c o n c e n t ra t e b i o e t h a n o l )   i s   r u o ut .   F i gu r e   s h o w s   a   di a g r a m   b l o c of   t h e   p r o po s e d   c o n t r o l   s c he m e .   S e t   po i n t   f o r   t h e   s y s t e m   i s   de s i r e d   t e m pe ra t u r e   o f   i nn e r   t ub e   t e m pe r a t u r e .   S i n c e   v a c uum   p r e s s ur e   i s   m a i n t a i n e d   a t   0 . A t m ,   t h e   r e f e r e n c e   t e m pe ra t u r e   i s   s e t   a t   62  o C.   A   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r   ( F L C),   e m b e dd e i n   a n   A rdui n o   M e ga   2560  m i c r o c o n t r o l l e r ,   i s   e m pl oy e d   t o   pr ov i de   P W M   s i gn a l   t o   dri v e   h e a t i n e l e m e n t s .   F uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r   pr o po s e i n   t hi s   r e s e a r c h   i s   t h e   de ve l o pm e n t   o f   [17]   us i n t he   c l a s s i c a l   a pp r o a c h   o f   t h e   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e w i t t w o   i n p ut s ,   t h e   e rr o r   s i g n a l ,   a nd   t h e   d i f fe r e n c e   s i g na l   e rro r .             F i gu r e   2 .   P r o po s e Co n t r o l   S c h e m e       F i gu r e   s h o w s   a   b l o c di a g r a m   o f   a   t e m pe r a t u r e   c o n t r o l   s y s t e m   i s   p r o po s e d .   It   i s   s h o w n   t h a t   t h e   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r   h a s   t w o   pi e c e s   of   f e e d b a c k.   N a m e l y   t h e   di f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   r e f e r e n c e   t e m pe ra t u r e   w i t h   t h e   t e m pe ra t u r e   i n   t h e   t a n (t e m pe r a t u r e   e rr o r   s i g na l a nd  a   pr e s s ur e   s e n s o r   r e a di ngs   M P X 5100A .   F i gu r e   3,   a n 5   r e s pe c t i v e l y   s h ow   t h e   p r e l i m i na r y   de s i gn   o f   t h e   f uz z y   s e t   of   i n put   (t e m pe r a t u r e   e rr o r ) ,   i n p ut   II   (v a c uum   p r e s s ur e a n o ut p ut ,   P W M   s i g n a l   f o r m   t ha t   w i l l   s e t   t h e   di m m e r   c i r c ui t   w h i c h   w i l l   d i s t ri b ut e   t h e   h e a t i n g   e l e m e n t .             F i gu r e   3 .   I ni t i a l   f uz z y   s e t   of   t e m pe r a t u r e   e rr o ( C)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       F e e dba c k - f e e df or w ar f uz z y   l og i c   appr oa c h   f or   t e m pe r at ur e   c ont r o l   i n     . . . .   ( Muham m ad   A z i z   Mus l i m )   681       F i gu r e   4 .   F u z z y   s e t   o f   v a c uum   p r e s s u r e   (A t m )             F i gu r e   5 .   F u z z y   s e t   o f   O ut put   (D u t y   c y c l e   of   P W M   S i g n a l )       T h e   l a b e l s   of  f uz z y   s e t s   i n   F i gu r e   3 - 6   r e s pe c t i v e l y   a r e   a s   fo l l ow s :   L   i s   L ow ,   LM   is   L o w   M e di um ,   M   f o r   M e di u m ,   MH   f o r   M e di um   H i gh,   a n H   fo r   H i gh .   F u z z y   r ul e s   h a v e   b e e n   p r e pa r e o t h e   po s s i b l e   c o m b i n a t i o n s   of   f uz z y   i n pu t   s e t s ,   b r i n g i n t h e   t o t a l   t h e r e   a r e   25  f uz z y   r ul e s .   T a b l e   s um m a ri z e s   a l l   t h e   f uz z y   r ul e s   us e i n   t h i s   s t udy .   P r e m i s e   ( T e m pe ra t u r e   E rr o r a n P r e m i s e   (V a c uum   P r e s s ur e a r e   c o n n e c t e d   w i t h   A N D   l o gi c .   A n   e xa m p l e   of   a   f uz z y   r ul e   ge ne r a t e us i ng  T a b l e   i s   IF   T e m pe r a t u r e   E rr o r   i s   M e di um   A N D   V a c uu m   P r e s s u r e   i s   L o w   T H E N   D ut y   C y c l e   of   P W M   i s   L ow .       T a b l e   1 .   F u z z y   R ul e s   F u z z y   Ru l e   V a c u u m   P r e s s u re   L   LM   M   MH   H   T e m p e ra t u re   E rro r   L   L   L   L   L   L   LM   L   L   LM   M   M   M   L   LM   M   M   MH   MH   M   MH   MH   H   H   H   H   H   H   H   H       T h e   f uz z y   r ul e s   a nd  f uz z y   s e t s   de f i n i t i o n s   a r e   p r o g r a m m e d   i n t o   t h e   m i c r o c o n t r o l l e r   A rdui n o   M e ga   2560.   T h e n   t h e   e xpe r i m e nt s   w e r e   pe r f o r m e t o   t un e   t h e   f uz z y   s e t   t h a t   p r o v i de s   t h e   b e s t   p e r f o r m a n c e .   I n   t hi s   s t udy ,   w i t h o ut   l o s s   o ge n e r a l i t y ,   t h e   pr o c e dur e s   a r e   s i m pl i f i e s t h a t   o n l y   f uz z y   s e t s   of   f i r s t   i n pu t   (t e m pe ra t u r e   e rr o r a r e   r e - t u n e d .   T h e   t u ni n g   p r o c e s s   i s   do n e   h e u r i s t i c a l l y ,   by   r e de f i n i ng  t h e   r a nge   o f   e r r o a n d   e rr o r   o f   f uz z y   s e t s   by   t a ki n i n t o   a c c o un t   t h e   t e m pe ra t u r e   w h i c h   gi v e s   a   do m i na n t   i n f l ue n c e   o n   t h e   o ut put   r e s po n s e .   F i g u r e   s h o w s   t h e   t e m pe r a t u r e   e rr o r   o f   f uz z y   s e t s   t h a t   gi v e   t h e   b e s t   r e s ul t s .   T h e   b e s t   c r i t e ri o n   i s   b a s e d   o n   t h e   s pe c i f i c a t i o n s   o f   t h e   s e l e c t e r e s po n s e ,   i . e .   s t e a d y   s t a t e   e rr o r   o f   l e s s   t h a % ,   t h e   m a x i m u m   ov e r s h o o t   l e s s   t h a 1 %   a n s e t t l i ng  t i m e   (t i m e   t o   r e a c h   s t e a d y   s t a t e i s   l e s s   t h a 2   h o ur s .           F i gu r e   6 .   F u z z y   s e t   o f   t e m pe r a t u r e   e rr o r   (a f t e t u ni n g)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 6 ,   N o .   2 N o v e m be r   2 01 9   :     67 8 - 6 8 4   682   3.   R ES U LTS   A ND  A N A L Y S I S   F o l l ow i n t h e   p r o c e dur e   i n   s e c t i o n   2 ,   t h e   e xpe r i m e nt s   w e r e   c a rri e o ut .   F i gu r e   s h o w s   t h e   e xpe r i m e nt a l   r e s ul t s .   I n   t h i s   f i gu r e ,   t h e   t e m pe r a t u r e   w a s   s e t   t o   62  o C.   T h e   r e s po n s e   w a s   t h e   f i r s t   t i m e   t o   r e a c t h e   s e t   po i n t   i n   a b o ut   4000  s e c o n ds .     T a b l e   pr o v i de s   a   s um m a r y   a n c o m pa r i s o n   o f   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   pr o po s e d   c o n t r o l   s c h e m e   w i t h   a n o t h e a pp r o a c h   i n   [3 ,   17 ] .   T h e   r e s po n s e   o f   o ur   p r o po s e f e e d - fo r w a r d   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r   ha s   s m a l l   o ve r s h o o t   a n e rr o r   s t e a dy   s t a t e .   H ow e v e r ,   t h e   v a l ue s   a r e   s t i l l   b e l ow   t h e   de s i gn   s pe c i f i c a t i o n,   i . e . ,   10%  a n 5%  o v e r s h o o t   a n e rr o r   s t e a dy   s t a t e ,   r e s pe c t i v e l y .   In   t e rm   o f   s e t t l i n t i m e ,   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o po s e d   a pp r o a c h   i s   b e t t e r   t ha n   i n   [1 7] .   T h i s   v a l ue   i s   pa rt i c ul a r l y   i m po r t a nt   s i n c e   t i m e   t o   r e a c h   a   s t e a dy   s t a t e   c o n di t i o n   w i l l   de t e r m i n e   t h e   s pe e o f   b i oe t ha n o l   pu ri f i c a t i o n .           F i gu r e   7 .   D i s t i l l a t i o n   r e s po n s e       T a b l e   2 .   P e r f o r m a n c e   Co m p a r i s o o f   S e v e r a l   Co n t r o l l e r s   Co n t r o l   S t ra t e g y   O v e r s h o o t   ( % )   S e t t l i n g   t i m e   ( s e c )   P ID   C o n t r o l   [3 ]   2 . 6 3   6000   F u z z y   L o g i c   C o n t ro l   [1 7 ]   F F   F u z z y   L o g i c   C o n t r o l   0   3 . 8 5   5400   4270       4.   C O N C LU S I O N     T h i s   p a pe r   p r e s e n t s   f e e d b a c k - fe e d fo r w a r d   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r   i s   p r o po s e d .   V a c uum   p r e s s ur e   i s   e m pl oy e d   a s   fe e d fo r w a r d   i n pu t s   f o r   a   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r .   T h e   f e e dfo r w a r d   i nput   di r e c t l y   m o di f i e s   t h e   m a i n   c o n t r o l l e r,   i . e . ,   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r,   t hr o ug h   f uz z y   r ul e s .   E xpe r i m e nt a l   r e s ul t s   s h o w   t h a t   t h e   r e s po n s e   of   f e e dfo r w a r d   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r   ha s   s m a l l   o v e r s h o o t   a nd  e rr o r   s t e a dy   s t a t e .   H ow e ve r ,   t h e   v a l ue s   a r e   s t i l l   b e l ow   t h e   de s i g n   s pe c i f i c a t i o n,   i . e . ,   10 a nd  5%   o v e r s h o o t   a n e rr o s t e a dy   s t a t e ,   r e s pe c t i v e l y .   In   t e rm   o s e t t l i n g   t i m e ,   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   pr o po s e d   a ppr o a c h   i s   b e t t e r   t h a o ur   p r e v i o us   s t ud y .   T hi s   v a l ue   i s   pa r t i c ul a rl y   i m po r t a n t   s i n c e   t i m e   t o   r e a c a   s t e a dy   s t a t e   c o n di t i o w i l l   de t e rm i n e   t h e   s pe e o f   b i oe t h a n o l   puri f i c a t i o n .       R EF ER EN C ES   [ 1]   A n o ni m ,   W o r l d   E ne r gy   O ut l o o 201 0 ,   I nt e r na t i o na l   E ne r gy   A g e nc y ,   v o l .   14 2 009 .   [ 2]   B .   R .   S i ng a nd  O .   S i ng h,   G l o ba l   T r e nd s   o f   F o s s i l   F u e l   R e s e r v e s   a nd  C l i m a t e   C ha ng e   i t h e   21s t   C e n t u r y ,   i n   F os s i l   F ue l   an t he   E n v i r onm e nt ,   S .   K h a n,   E d .   I nt e c hO pe n,   p p.   16 7 - 192 201 2 .   [ 3]   M .   A .   M u s l i m ,   e t   a l . ,   D e s i g a nd  D e v e l o pm e nt   o f   V a c uum   D i s t i l l e r   f o r   B i o e t ha no l   P r o duc t i o n,   P r oc e e di ng  o f   t he   2014   I n t e r na t i ona l   C onf e r e nc e   o E l e c t r i c al   E n gi ne e r i ng  C om pu t e r   Sc i e nc e   an I n f or m a t i c s pp .   198 - 201 201 4 .   [ 4]   Z .   O l u j i ć ,   H i g a n L o w   P r e s s u r e   D i s t i l l a t i o n,   E nc y c l ope di of   S e par at i on   Sc i e nc e ,   E l s e v i e r ,   p p.   1 - 11 2007 .   [ 5]   Q .   X i e ,   e t   a l . ,   H i g v a c uum   di s t i l l a t i o f o r   l o w - s ul f ur   bi o di e s e l   pr o duc t i o n:   F r o m   l a bo r a t o r y   t o   l a r g e   s c a l e ,   J .   C l e an.   P r od. ,   v o l .   22 3,   pp .   379 - 38 5,   20 19 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       F e e dba c k - f e e df or w ar f uz z y   l og i c   appr oa c h   f or   t e m pe r at ur e   c ont r o l   i n     . . . .   ( Muham m ad   A z i z   Mus l i m )   683   [ 6]   Y .   Z ha ng ,   e t   a l . ,   A ppl i c a t i o o f   v a c uum   di s t i l l a t i o n   i n   r e f i n i ng   c r u de   l e a d,   V ac u um ,   v o l .   1 48 ,   p p.   14 0 - 148 ,   2 018 .   [ 7]   Y .   L i   a nd   J .   X i a ,   A O n - o f f   C o nt r o l   S t r a t e gy   t o   R e duc e   R e t u r n   W a t e r   T e m p e r a t ur e ,   E ne r g y   P r oc e di a ,   v o l .   14 2,   pp.   53 8 - 544,   2 017 .   [ 8]   A .   A r a új o ,   e t   a l . ,   S o l a r   t he r m a l   m o de l i ng   f o r   r a pi e s t i m a t i o o f   a uxi l i a r y   e ne r gy   r e qui r e m e nt s   i do m e s t i c   ho t   w a t e r   pr o duc t i o n:   O n - o f f   v e r s us   pr o po r t i o na l   f l o w   r a t e   c o nt r o l ,   So l .   E ne r gy ,   v o l .   177 ,   pp .   68 - 79,   2 019 .   [ 9]   M .   D u l ǎ u ,   e t   a l . ,   F l u i d   t e m pe r a t ur e   c o nt r o l   us i ng   h e a t   e xc ha ng e r ,   P r oc e di M an uf . ,   v o l .   22 ,   pp.   4 98 - 505 ,   2018 .   [ 10]   R .   S   a nd  S .   N ,   F uz z y   B a s e T e m pe r a t ur e   C o nt r o l   o f   G r e e nho us e ,   I F A C - P ape r s O nL i ne ,   v o l .   49,   p p.   54 9 - 554 ,   2019 .   [ 11]   W .   F .   G o doy ,   e t   a l . ,   F uz z y   l og i c   a ppl i e a t   i ndu s t r i a l   r o a s t e r s   i n   t h e   t e m pe r a t ur e   c o nt r o l ,   I F A C   P r oc ,   v o l .   46 ,   pp.   450 - 455 ,   2013 .   [ 12]   T .   R a um a ,   e t   a l . ,   F uz z y   C o nt r o l   o f   F ur n a c e   T e m p e r a t u r e   i a   Z i nc   R o a s t e r ,   i n   I F A C   F ut ur e   T r e nds   i n   A u t om a t i o n   i M i ne r a l   and   M e t al   P r oc e s s i ng ,   pp .   1 49 - 153 200 0 .   [ 13]   B .   S .   K .   K .   I br a hi m ,   e t   a l . ,   F uz z y - ba s e t e m p e r a t u r e   a nd  hum i di t y   c o nt r o l   f o r   H V A C   of   e l e c t r i c   v e hi c l e ,   P r oc e di a   E ng. ,   v o l .   41 ,   pp .   904 - 910 ,   201 2.   [ 14]   M .   F .   F a r ha n,   e t   a l . ,   A   s i m p l i f y   f uz z y   l o g i c   c o nt r o l l e r   de s i g b a s e d   s a f e   e xp e r i m e n t a t i o dy na m i c s   f o r   pa n t o g r a ph - c a t e na r y   s y s t e m ,   I ndo ne s .   J .   E l e c t r .   E n g.   C om pu t .   Sc i . ,   v o l .   14 ,   p p .   903 ,   201 9.   [ 15]   A .   S .   H a nd a y a ni ,   e t   a l . ,   A na l y s i s   o s w a r m   r o bo t   c oo r di na t i o us i ng   f uz z y   l og i c ,   I ndo ne s .   J .   E l e c t r .   E ng .   C om put .   Sc i . ,   v o l .   13 ,   pp .   48 - 57 ,   2 019 .   [ 16]   T .   N a hl o v s ky ,   O pt i m i z a t i o o f   f uz z y   c o nt r o l l e r   pa r a m e t e r s   f o r   t he   t e m p e r a t u r e   c o nt r o l   o f   s upe r he a t e s t e a m ,   P r oc e di E ng. ,   v o l .   1 00,   p p.   15 47 - 1555 ,   201 5.   [ 17]   M .   A .   M us l i m   a nd  G .   D .   N us a nt o r o ,   F uz z y   l og i c   ba s e t e m p e r a t ur e   c o nt r o l   o f   a   v a c uum   di s t i l l e r ,   I n t .   J .   A p pl .   E ng.   R e s . ,   v o l .   10 ,   pp .   3850 4 - 3850 8,   20 15.   [ 18]   G .   U l p i a n i ,   e t   a l . ,   C o m pa r i ng   t he   pe r f o r m a nc e   of   o n/ o f f ,   P I D   a nd  f uz z y   c o nt r o l l e r s   a pp l i e t o   t he   he a t i ng   s y s t e m   of   a e ne r gy - e f f i c i e nt   bu i l d i ng ,   E ne r g y   B ui l d . ,   v o l .   116 ,   pp .   1 - 17 ,   201 6.   [ 19]   C .   Z ho u,   e t   a l . ,   A   pr e c i s i o t e m p e r a t u r e   c o nt r o l   a pp r o a c f o r   pi e z o e l e c t r i c   j e t   d i s p e ns e r ,   O p t i k   ( St u t t g) . ,   v o l .   183 ,   pp.   27 3 - 276,   2 019 .   [ 20]   H .   D a i   a n D .   P .   T a o ,   A ppl i c a t i o o f   t he   m o di f i e m o l e c ul a r   i nt e r a c t i o v o l um e   m o de l   ( M - M I V M )   t o   v a po r - l i q ui p ha s e   e qu i l i b r i um   o f   bi na r y   a l l oy s   i n   v a c uum   d i s t i l l a t i o n,   V ac uum ,   v o l .   163 ,   pp .   342 - 351 ,   201 9.   [ 21]   M .   A .   M us l i m   a nd   G .   D .   N us a nt o r o ,   S y s t e m   i d e n t i f i c a t i o o f   a   v a c uum   di s t i l l e r   us i ng   A N F I S   w i t a A R M A X   s t r uc t ur e ,   i P r oc e e di ng  -   2 016  I n t e r nat i on al   Se m i nar   on  I n t e l l i ge nt   T e c hno l o gy   an I t s   A p pl i c a t i on ,   I S I T I A   201 6:   R e c e nt   T r e nds   i n   I n t e l l i ge nt   C om put a t i on al   T e c hno l og i e s   f o r   Sus t a i nabl e   E ne r gy ,   2017 .   [ 22]   Z .   O l u j i ć ,   V a c uum   a n H i g h - P r e s s u r e   D i s t i l l a t i o n,   i D i s t i l l at i o n:   E qu i pm e nt   a nd  P r oc e s s e s ,   A c a de m i c   P r e s s ,   pp.   29 5 - 318 2 014 .   [ 23]   J .   V a n   A m e r o ng e n,   A   M R A S ba s e L e a r ni ng   F e ed F o r w a r C o n t r o l l e r ,   pp .   7 58 - 76 3 ,   2000 .   [ 24]   B .   T ho m a s ,   e t   a l . ,   F e e d - f o r w a r i t e m pe r a t ur e   c o nt r o l   o f   bui l di ng s ,   v o l .   37,   p p.   75 5 - 761 ,   2 005 .   [ 25]   W .   C he n,   F uz z y   m ul t i v a r i a b l e   c o nt r o l l e r   f o r   c o l l e c t i ng   m a i pr e s s ur e   c o nt r o l   b y   f uz z y   f e e d - f o r w a r de c o upl i ng   m e t ho d,   2 010   I nt .   C onf .   C om pu t .   D e s .   A ppl . ,   v o l .   3 ,   p p.   V 3 - 427 - V3 - 430,   20 10.   [ 26]   S .   H a i f e ng ,   e t   a l . ,   F e e f o r w a r F uz z y   P I D   C o nt r o l l e r   f o r   C o m m on - r a i l   P r e s s u r e   C o nt r o l   o f   D i e s e l   E ng i ne ,   2 010   I nt .   C on f .   M e as .   T e c hn ol .   M e c ha t r on i c s   A u t om . ,   v o l .   2 ,   pp .   264 - 26 7 ,   2010 .   [ 27]   P .   G r o c he ,   e t   a l . ,   B l a n ki ng - be ndi ng   pr o c e s s   c ha i w i t d i s t ur ba nc e   f e e d - f o r w a r a n c l o s e d - l o o c o nt r o l ,   v o l .   24 ,   pp.   62 - 70 ,   201 6.   [ 28]   Y .   H ua ng ,   e t   a l . ,   A   F e e d - f o r w a r a n F e e dba c C o nt r o l   S c he m e   f o r   B o i l e r - t u r b i ne   C o o r di na t i o C o nt r o l   S y s t e m ,   pp.   38 60 - 3863 ,   201 7.       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S           M .   A z i z   M us l i m   r e c e i v e hi s   B a c he l o r   D e g r e e   a nd  M a s t e r   D e g r e e   f r o m   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   D e pa r t m e n t   o f   I ns t i t ut   T e kno l o g i   S e pu l uh  N o pe m b e r ,   S u r a b a y a ,   I ndo ne s i a ,   i 1 998  a nd  20 01 ,   r e s pe c t i v e l y .   I 2008  he   r e c e i v e a   P h . D .   d e g r e e   f r o m   K y us hu  I ns t i t u t e   o f   T e c hno l ogy ,   J a pa n.   S i nc e   2000  h e   i s   w i t t he   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   D e pa r t m e nt ,   B r a w i j a y a   U ni v e r s i t y .   H i s   c ur r e nt   r e s e a r c i nt e r e s t s   a r e   c o nt r o l   s y s t e m s   a nd  c o m put a t i o na l   i nt e l l i g e nc e ,   i nc l u di ng   i t s   br o a d   a ppl i c a t i o ns   i n   e l e c t r o ni c s ,   po w e r   s y s t e m s ,   t e l e c o m m uni c a t i o ns ,   c ont r o l s ,   a n d   i nf o r m a t i c s .     T e g a r   S u km a   Y u dha   r e c e i v e h i s   ba c he l o r   d e g r e e   f r o m   t he   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   D e pa r t m e n t   o f   B r a w i j a y a   U ni v e r s i t y   i 2016 .   S i nc e   2 017   he   i s   w i t P T   P L N   ( I ndo ne s i a   E l e c t r i c i t y   C o m pa n y ) ,   I nd o ne s i a .   H i s   c ur r e n t   r e s e a r c i n t e r e s t s   a r e   c o nt r o l   s y s t e m s   a nd   po w e r   di s t r i but i o s y s t e m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   1 6 ,   N o .   2 N o v e m be r   2 01 9   :     67 8 - 6 8 4   684     D r .   B a bul   S a l a m   K S M   K a de r   I br a hi m   ( P h. D .   f r o m   S he f f i e l U ni v e r s i t y ,   U ni t e K i ng do m )   i s   a n   A s s i s t a n t   P r o f e s s o r   i n   A ut o m a t i o a nd  R o bo t i c   o f   S c hoo l   o f   M e c ha n i c a l ,   A e r o s pa c e ,   a n d   A ut o m o t i v e ,   C o v e nt r y   U ni v e r s i t y .   B e f o r e   t h i s   a ppo i n t m e n t ,   he   w a s   a A s s o c i a t e   P r o f e s s o r   i t he   D e pa r t m e n t   o f   M e c ha t r o ni c   a nd  R o bo t i c   E ng i ne e r i ng   a t   U ni v e r s i t y   T un  H u s s e i n   O nn   M a l a y s i a .   D r .   I br a hi m   i s   a   C h a r t e r e E ng i ne e r   o f   I ns t i t u t i o of   E n g i ne e r i ng   a nd  T e c hno l o gy   ( I E T )   U K ,   P r o f e s s i o na l   E ng i ne e r   o f   B o a r o f   E ng i ne e r s   M a l a y s i a   a nd   m e m be r   o f   I E E E .   H i s   r e s e a r c h   i nt e r e s t s   i nc l ud e   a e l e c t r i c   v e hi c l e ,   m e c ha t r o ni c s ,   no nl i ne a r   c o nt r o l   a nd   m o de l i ng ,   r e ha b i l i t a t i o n   r o bo t i c s   a n c o nt r o l   i t he   b i o m e di c a l   a pp l i c a t i o n.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.