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 .   14 ,   N o .   2 M a y   201 9 ,   pp .   903 ~ 911   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 4 .i 2 . pp 903 - 911             903       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   si m p l i f y   f u z z y   l o g i c   c o n t r o l l e r   d e s i g n   b a sed   sa f e   e x p e r i m e n t a t i o n   d y n a m i c f o r   P a n t o g r a p h - C a t e a r y   s y st e m       M o h d   F ai s al   F ar h an N o r   S ak i n ah   A b d u l   S h u k o r M o h d   A s h r af  A h m ad ,   M o h d   H e l m i   S u i d ,     M o h d   R i d u w an   G h az al i ,   M o h d   F al faz l i   M at   Ju s o f   F a c ul t y   o f   E l e c t r i c a l   a nd   E l e c t r o ni c s   E ng i n e e r i ng ,   U n i v e r s i t a s   M a l a y s i a   P a ha ng ,   M a l a y s i a       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 S e 25 ,   2 018   R e v i s e N o v   26 ,   2018   A c c e pt e D e c   6 ,   20 1 8       C o nt a c t   f o r c e   be t w e e n   c a t e na r y   a nd  pa nt o g r a ph   o f   hi g s p e e d   t r a i n   i s   a   c r uc i a l   s y s t e m   t o   de l i v e r   po w e r   t o   t he   t r a i n.   T he   i nc o ns i s t e nc e   f o r c e   be t w e e t he m   c a c a us e   t he   c o nt a c t   w i r e   o s c i l l a t e   a   l o t   a nd  i t   c a da m a g e   t he   m e c ha ni c a l   s t r uc t u r e   o f   s y s t e m   a nd  pr o duc e   e l e c t r i c   a r c   t h a t   c a r e duc e   t h e   pe r f o r m a nc e   o f   s y s t e m .   T hi s   p r o j e c t   pr o po s e s   a   s i ng l e - i np ut   f u z z y   l og i c   c o nt r o l l e r   ( S I F L C )   t o   c o nt r o l   t he   c o nt a c t   f o r c e   be t w e e t he   pa nt o g r a ph - c a t e na r y   b y   i m pl e m e nt   S a f e   E x pe r i m e nt a t i o D y na m i c s   ( S E D )   m e t ho t o   t une   t h e   S I F L C   pa r a m e t e r s .   T h e   e s s e n t i a l   f e a t ur e   o f   S I F L C   i s   t ha t   i t   i s   m o de l - f r e e   t y pe   c o nt r o l l e r   de s i g w i t l e s s   pr e - de f i ne v a r i a b l e s   a s   c om pa r e t o   o t he r   e x i s t i ng   m o de l - ba s e c o nt r o l l e r s .   T he   pe r f o r m a nc e   o f   t he   S I F L C   i s   a na l y z e i t e r m s   o f   i nput   t r a c ki ng   o f   c o nt a c t   f o r c e   o f   pa nt o g r a ph - c a t e na r y   a nd  t i m e   r e s po ns e   s p e c i f i c a t i o ns .   A   s i m pl i f i e m o de l   of   t hr e e   de g r e e   o f   f r e e do m   ( 3 - D O F )   pa nt o g r a ph - c a t e na r y   s y s t e m   i s   c o ns i de r e d .     I n   t hi s   s t u dy ,   t he   s i m u l a t i o r e s u l t   s ho w s   t ha t   t he   S I F L C   s uc c e s s f ul l y   t r a c t he   g i v e c o nt a c t   f o r c e   w i t l e s s   o v e r s ho o t   w i t pe r c e nt a g e   di f f e r e nt   o f   pe a k   t o   pe a r e s po ns e   f r o m   a c t ua l   f o r c e   2%   a n f a s t   r e s po ns e   w i t hi n   5 . 2 7s .   Ke y w or ds :   Co n t a c t   f o r c e   F uz z y   l o gi c   c o n t r o l   P a n t o gra p h - c a t e n a r y   S a f e   e xpe r i m e n t a t i o n   dy n a m i c   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 o h F a i s a l   F a rha b i n   K a m e r u l   B i e z a ,     F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c s   E n gi n e e r i ng,   U n i v e r s i t i   M a l a y s i a   P a ha n g ,   26600  P e ka n,   P a ha n g ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   m o hdf a i s a l f a rha n@ um p. e du . m y       1.   I N TR O D U C TI O N     P ub l i c   t r a n s po r t a t i o n   i s   o n e   of  t h e   c r u c i a l   s y s t e m s   fo r   t h e   c o m m u n i t y   t e a s e   t h e i r   l i f e   da y   by   da y .   A l o n t h e   a dv a n c e m e n t   o f   t e c hn o l o gi e s ,   s o m e   e l e c t r o n i c   d e v i c e   i s   us e   t o   c o n t r o l   t h e   s y s t e m   of   t h e   pub l i c   t r a n s po rt   s uc h   a s   h i g h   s pe e t ra i n.   T hi s   e l e c t r o n i c   de v i c e   us e t o   o pt i m um   t h e   t ra i n   pe r f o r m a n c e   a n s e r v i c e s .   In  h i g h   s pe e t ra i s y s t e m ,   t h e   f un c t i o n s   o f   e l e c t r o n i c   c o n t r o l   de v i c e   a r e   t o   c o n t r o l   t h e   c o nt a c t   f o r c e   be t w e e n   c a t e na r y   a n pa nt o gra p h.   P a nt o gra p h - c a t e na r y   (P A C)  s y s t e m   w i l l   de t e rm i n e   t h e   a m o u n t   o f   e l e c t r i c i t y   r e qui r e d   t o   po w e r   t h e   m o t o r s   o f   a n   e l e c t r i c   t r a i n .     T h e   m a i p r o b l e m   o n   hi g h - s pe e t ra i p a n t o g r a p h - c a t e n a r y   s y s t e m   i s   t o   c o n t r o l   t h e   c o n t a c t   f o r c e   b e t w e e n   t h e m .   W h e n   t h e r e   i s   a   s l i di ng  m o v e m e n t   b e t w e e n   t h e   pa nt o gra p h   a n c a t e na r y ,   a   pe r i o di c   v i b r a t i o of   t h e   pa nt o g r a p w i l l   f o r m   a n   i n c o n s i s t e n c e   i n   t h e   c o n t a c t   f o r c e   be t w e e n   t h e   P A s y s t e m s   due   t o   t h e   c ha n ge   of   s t i ff n e s s .   T hi s   i n c o n s i s t e n c e   f o r c e   w i l l   ge n e r a t e   a n   e l e c t r i c   a r c   t ha t   c a da m a ge   t h e   m e c ha n i c a l   s t ruc t u r e   of  t h e   P A s y s t e m s   a n r e duc e   t h e   s y s t e m   pe r f o r m a n c e .   In   m o s t   of   t h e   c a s e s ,   t h e   de s i r e c o n s t a n t   c o n t a c t   f o r c e   t h a t   i s   r e qui r e by   t h e   P A s y s t e m   i n   a l l   o pe r a t i ng  c o n di t i o n   i s   a r o u n 100N   [ 1] .   H ow e ve r ,   i n   o r de t o   ge t   t h e   a c t u a l   v a l ue   fo r   t h e   c o n s t a nt   c o n t a c t   fo r c e ,   t h e   c o un t e ra c t i o n   o f   t h e   v a r i a t i o n   c o nt a c t   f o r c e   c o ul b e   ob t a i n e by   us i n s e v e r a l   m e t h o ds .   O n e   o f   t h e   m e t h o ds   i s   by   t i ght e ni n t h e   c o n t a c t   w i r e   t e n s i o n   t o   i n c r e a s e   t h e   s t i ff n e s s .   B e s i de s ,   t h e   o t h e r   m e t h o i s   b i n c r e a s i ng  m o dul us   o f   t h e   c o nt a c t   f o r c e   [2] .   T h e   f i r s t   m e t h o d   a c t u a l l y   w i l l   b e   m o r e   c o s t l y   be c a us e   t h e   r a i l w a y   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 .   14 ,   N o .   2 M a y   201 9   :     903     9 11   904   s y s t e m s   n e e t o   b e   c o n n e c t e a t   t h e   s a m e   s t a n da rd.   B y   c o n s i de r i ng  t hi s   s i t u a t i o n,   o t h e r   m e t h o w a s   i m p l e m e nt e w hi c by   us i ng  a   c o n t r o l l e t o   o b t a i n   t h e   c o n s t a nt   c o n t a c t   f o r c e .   S o   f a r ,   t h e r e   a r e   m a n y   c o n t r o l l e r s   h a v e   b e e n   r e po r t e t o   c o n t r o l   t h e   c o n t a c t   f o r c e   be t w e e n   t h e   c a t e na r y   a n pa nt o gra p h.   T h e r e   a r e   a c t i v e   c o n t r o l   [3] ,   a da pt i v e   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l   [4]   a n f uz z y   s l i di n g   m o de   c o n t r o l l e r   [5] .   M o s t   o f   t h e   de v e l o pe c o n t r o l l e r s   a r e   m o de l - b a s e c o n t r o l l e r   t h a t   r e qui r e s   a n   a c c ura t e   m o de l   of   t h e   s y s t e m ,   w h i l e   t h e r e   i s   a l w a y s   a   ga b e t w e e n   t he   m o de l   a n t h e   r e a l   s y s t e m ,   s uc h   a s   u nm o de l e d   d y n a m i c s   p r o b l e m .   M o r e o v e r ,   t h e   de v e l o pe c o n v e n t i o n a l   f uz z y   l o gi c   i [4]   r e qui r e s   a   l o t   o f   e ffo r t   t o   f i n d   t h e   o pt i m a l   v a r i a b l e s ,   s uc h   a s   t y pe s   of   m e m be r s hi f u n c t i o n s   (M F s ),   r a n ge   o f   un i v e r s a l   b o un da r y ,   num b e r   o f   M F   a n m a n y   m o r e .   O n   t h e   o t h e r   ha n d ,   t h e   S IF L i s   a   g ood  po t e n t i a l   o n   s o l v i n a b ov e   m e n t i o n e i s s ue s .     T h e   S IF L do e s   n o t   r e qui r e   a n y   kn o w l e dge   of   t h e   p l a nt   i i t s   de s i g n   p r o c e dur e   a n i t   r e qui r e s   l e s s   p r e - de f i n e v a ri a b l e s   t ha n   t h e   c o n v e n t i o n a l   F L C.   I pa rt i c ul a r,   i t   do e s   n o t   r e qu i r e   a n y   r u l e s   a n d   m e m b e r s hi f un c t i o n.   S o   f a r ,   t h e   S IF L h a s   b e e n   i m p l e m e n t e i n   v a r i o u s   t y pe   of   c o n t r o l   pr o b l e m s ,   s uc h   a s   f l e xi b l e   j o i n t   m a ni pul a t o r   o f   r o bo t   [6] ,   do ub l e   pe n du l um   t y pe   ov e r h e a c r a n e   [7] ,   u nde r w a t e r   v e h i c l e   m a ni pu l a t o r     s y s t e m   [8]   a nd  m a g n e t i c   l e v i t a t i o n   s y s t e m   [9] .   In   t h i s   p a pe r ,   a   s i ngl e   i n pu t   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l l e r   (S IF L C)  of   pa nt o gra p h - c a t e na r y   fo r   h i g h - s pe e t r a i n   i s   p r o po s e d.   T h e   s i m pl i f i c a t i o n   o c o n v e n t i o na l   F L C   i s   c a l l e a s   a   s i n gl e   i n p ut   f uz z y   l o gi c   (S I F L ).     T h e   s i m pl i f i c a t i o n   o f   S IF L i s   fo r m e by   us i n a   s i g n e di s t a n c e   a ppr o a c h   [10] .   T h e   r e duc t i o n   i n   t h e   n u m b e r   of   r ul e s   i n   r ul e   t a b l e   t o   o n e - di m e n s i o n   a l l o w i n i t   t o   be   t r e a t e a s   s i ngl e   i n pu t   s i n g l e   o ut put   (S IS O c o n t r o l l e r.   T h e   t u n e pa r a m e t e r   f o r   S IL F i s   de t e r m i n e by   us i n S E D   m e t h o [11] .   T h e   p r o po s e S IF L i s   t e s t e t o   a   3 - D O F   P A s y s t e m .   T h e   pe r f o r m a n c e   o f   S IF L i s   a na l y z e i n   t e rm s   o f   t r a j e c t o r y   t r a c ki n g   o c o n t a c t   f o r c e   a n d   i t s   t i m e   r e s po n s e   s pe c i f i c a t i o n s .       2.   M O D E LLI N G   P A C   S Y S T EM   T h e   pa nt o gr a p h - c a t e na r y   s y s t e m   m o de l   c o n s i de r e i n   t h i s   w o r i s   s h o w n   i n   F i gu r e   1.   T h e   m a s s   a t   t h e   t o r e p r e s e n t   b y       ,   t h e   m a s s   i t h e   m i ddl e   r e p r e s e n t   b y         a n d   t h e   l o w e m a s s   r e p r e s e nt   by         In  t h e   n o r m a l   c o ndi t i o n,   t h e   c a t e n a r y   w i l l   b e   i n   c o nt a c t   w i t t h e   p a n t o g r a p h.   I n   t h i s   c o n d i t i o n               a nd  t h e   w e i ght   o f   uppe b l o c w i l l   b e               w h e r e   t h e   w e i gh t   o f   c a t e na r y   i s       .   T h e r e f o r e ,   t h e   s t a t e - s pa c e   e qua t i o n s   a r e   s h o w n   i (1)   a n d   (2) .     ) ( t Dw Bu Ax x   (1)     , Cx y   (2)     w i t t h e   v e c t o r                   ̇               ̇               ̇         ,   a nd  m a t r i c e s           a nd      a r e   e xp r e s s e by ,     66 65 3 2 3 2 2 1 2 1 44 43 2 1 2 1 1 2 1 2 22 21 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 ) ( m b m k m b m b m b m k m b m k t A   (3)     w h e r e :     c c m m k k 1 1 21 ,   c c m m b b 1 1 22 ,   2 2 1 43 m k k ,   2 2 1 44 m b b ,   3 2 3 65 m k k ,   3 2 3 66 m b b ,   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       A   s i m p l i f y   f uz z y   l ogi c   c on t r ol l e r   d e s i g bas e d   s af e   e x p e r i m e n t at i on  dy nam i c s   f or   ( Mohd  F ai s a l   F ar han )   905   T m B 3 1 0 0 0 0 0   (4)     T Q Q Q Q C 0 0 4 3 2 1   (5)     T m D 3 1 0 0 0 0 0   (6)     w h e r e ,   c c c m m k m m k m Q 1 1 1 1 1 ) 2 (   c c c m m b m m b m Q 1 1 1 1 2 ) 2 (   c c m m k m m Q Q 1 1 1 4 3 ) 2 (   T o   ge t   m o r e   a c c ura t e   r e s ul t   o m o de l i n g   t h e   P A C   s y s t e m ,   m a s s   a n d   d a m pe r   v a ri a t i o a r e   c o n s i de r e d.   T h e   c a t e n a r y   i s   m o de l e b y   t h e   s y s t e m   s pri n g ,   da m pe a n d   m a s s .   T h e   m a s s       ,   s p ri n g   s t i f f n e s s         a n d   d a m p i n g   c o n s t a nt       ,   e xhi b i t   pe ri o di c   c ha r a c t e r i s t i c   f or  e a c s e c t i o n .   T h e r e f o r e ,   a   F o uri e s e ri e s   e xpa n s i o i s   c o n s i de r e d   a s   s h o w n   i n   (7).     3 1 0 )) ( 2 c o s ( ) ( i ci c c t x L i m m t m   3 1 0 )) ( 2 c o s ( ) ( i ci c c t x L i b b t b   (7)   3 1 0 )) ( 2 c o s ( ) ( i ci c c t x L i k k t k     w h e r e   t h e   t o w e r   a n d   t h e   t ra i i s   s e p a ra t e w i t a c t u a l   di s t a n c e   o f               , t h e   s p a n   l e n g t h   r e p r e s e nt   by ,     T h e   t r a i s pe e i s   r e p r e s e n t e d,                     w h e r e   t h e   v e l o c i t y   of   t r a i i s ,       a n d       i s   t i m e   t o   r e a c h   t h e   di s t a n c e .   F o r   e a c h   o f   t h e   pa ra m e t e r   i n   P A s y s t e m ,   w e   j us t   e s t i m a t e   i t   by   r e f e r r i ng  t o   t h e   p r e v i o us   r e s e a r c pa pe r   i n   [5] .   T h e   b a s e l i n e   c a t e n a r y   pa ra m e t e r s   t ha t   ha v e   be e n   us e i n   t h e   p a n t o g r a p h   a n c a t e na r y   m o de l   i s   s h o w n   i T a b l e   1.           F i gu r e   1 .   P A C   s y s t e m   l i n e a r   m o de l   T a b l e   1 .   B a s e l i n e   C a t e na r y   P a r a m e t e r s   [11 ]   P a ra m e t e r   N o t a t i o n   V a l u e   Ca t e n a ry   M a s s                                                                                                                        Ca t e n a ry   D a m p e r s                                                                                                                                                            Ca t e n a ry   S t i ffn e s s                                                                                                                                                       S p a n   L e n g t h                     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 .   14 ,   N o .   2 M a y   201 9   :     903     9 11   906   3.   S I N G LE  I N P U F U ZZ Y   LO G I C   C O N TR O LLER   (S I F LC )   T h i s   s e c t i o n   p r e s e nt s   t h e   de s i g n   o f   S IF L C.   M o s t   of   t h e   F L c o n s i s t   o f   t w o   v a r i a b l e   i nput s ,     w h i c a r e   e rr o (   a nd   e rr o d i f fe r e nt       ̇ ).   I n s t e a d   o f   us i n g   t w i n put   v a ri a b l e s   (       ̇ )   t o   p r o duc e   t h e   o ut pu t       ,   i t   i s   po s s i b l e   t o   us e   a   s i ngl e   i nput   v a ri a b l e   o n l y .   T h e   a ppl i c a t i o o f   S IF L w i l l   r e duc e   t h e   num b e r   o f   r u l e s   c o m pa r e t o   t h e   c a s e   o f   c o n v e n t i o n a l   F u z z y   L o gi c   c o n t r o l l e r .   T h e   s i n g l e   i n p ut   f uz z y   l o gi c   c a n   b e   o b t a i n e b y   us i n a   m e t h o c a l l e s i g n e d   d i s t a n c e   a pp r o a c h .   T h i s   a pp r o a c h   w i l l   r e m o v e   t h e   n u m b e r   o f   i n put   i nt o   s i n g l e   i nput   v a r i a b l e   c a l l e s i g n e di s t a n c e .   T h e   d i s t a n c e   t o   a a c t u a l   di a go na l   l i n e   i s   c a l l e s i g n e d i s t a n c e   w h e r e   t h e   i n pu t   v a ri a b l e   (       ̇ ),   c o m e   o ut   f r o m   d i a go n a l   l i n e ,       .   I n   o t h e r   w o r ds ,   t o   de r i v e   t h e   d i s t a n c e   v a r i a b l e ,   Q (       ̇ n e e d   t o   b e   a n   i nt e r s e c t i o n   po i n t   a t         a n d   pe r pe n di c ul a t o   o pe r a t i n g   po i n t   P (       ̇ [6] .   F r o m   t h e   F i gu r e   2,   t h e   s t ra i g ht   l i n e   f un c t i o c a b e   r e pr e s e nt e by       .   T h e   e qua t i o o f   t h e   s t ra i g ht   l i n e   i s :           F i gu r e   2 .   S i g n e d i s t a n c e   a pp r o a c h         ̇              (8)     F r o m   (8 ),       i s   t h e   i n c l i na t i o m a g ni t ude   o f   t h e   d i a go na l   l i n e       .   T h e   di s t a n c e ,       f r o m   P(       ̇ t o   Q (       ̇ c a n   b e   de f i n e a s   [6] .     2 1 e e d   (9)     T h e   r e s ul t   f r o m   t h e   de ri v a t i o n   o f   i n put   di s t a n c e   v a r i a b l e   w i l l   fo r m   a   o n e - di m e n s i o n   rul e   t a b l e   i n s t e a d   of   t w o - di m e n s i o n   rul e   t a b l e   t h a t   w a s   us e i n   c o n v e n t i o n a l   F L [10] .   T h e   r u l e   t a b l e   b e fo r e   t h e   i n p ut   v a r i a b l e   de r i v a t i o p r o c e s s   i s   s h o w i T a b l e   2   w hi l e   t h e   s i m pl i f i e r u l e   t a b l e   i s   de pi c t e i T a b l e   3   w h e r e                                           a n d          a r e   t h e   d i a go n a l .   T h e   d i a go n a l   l i n e   r e l a t e d   t o   t h e   n e w   i n put   f o r   r u l e   t a b l e ,   w h i l e                                 a n      re p r e s e n t   t h e   o ut pu t   r e l a t e t o   d i a go n a l   l i n e .   T h e   v a l ue   o f       de t e rm i n e s   t h e   c o n t r o l   a c t i o n   o f   F L C.   T h e r e f o r e ,   i t   i s   a pp r o p r i a t e   t o   c a l l   t hi s   c o n t r o l l e r   a s   S IF L C.       T a b l e   2 .   T w o - di m e n s i o R ul e s   T a b l e         ̇   LP   MP   SP   ZE   SN   MN   LN   LN   ZE   SN   MN   LN   LN   LN   LN   MN   SP   ZE   SN   MN   LN   LN   LN   SN   MP   SP   ZE   SN   MN   LN   LN   ZE   LP   MP   SP   ZE   SN   MN   LN   SP   LP   LP   MP   SP   ZE   SN   MN   MP   LP   LP   LP   MP   SP   ZE   SN   LP   LP   LP   LP   LP   MP   SP   ZE     T a b l e   3 .   O n e - di m e n s i o R ul e s   T a b l e       L LN   L MN   L SN   L ZE   L LP   L MP   L LP   μo   LN   MN   SN   ZE   SP   MP   LP         F i gu r e   s h o w s   t h e   s t r uc t u r e   o c o n t r o l   s y s t e m   fo r   pa n t o g r a ph - c a t e n a r y   s y s t e m   i n   h i g h   s pe e t r a i us i n S IF L C.   F i gu r e   s h o w s   t h e   de t a i l e s t r uc t u r e   o S IF L C.   It   c o n s i s t s   of   s e v e r a l   b l o c ks   t h a t   i s   de r i v e f r o m   (9).   T h e   c o n t r o l   s u r f a c e   i s   de s i g n e b a s e o n   a   s a t u ra t i o n   f un c t i o n   t h a t   c a b e   a m pl i f i e by   us i n a     ga i r .   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       A   s i m p l i f y   f uz z y   l ogi c   c on t r ol l e r   d e s i g bas e d   s af e   e x p e r i m e n t at i on  dy nam i c s   f or   ( Mohd  F ai s a l   F ar han )   907       F i gu r e   3 .   S t ruc t u r e   o f   c o n t r o l   s y s t e m             F i gu r e   4 .   S IF L s t r uc t u r e       4.   S I F LC   D ES I G N   B A S ED   S A F EX P EI M EN TA TI O N   D Y N A M I C S   da t a - d ri v e n   S IF L C   t u ni n g   b a s e o n   S E D   a l go r i t hm   i s   s t a t e i t hi s   s e c t i o n.   A.   S a f e   E xpe ri m e n t a t i o n   D y n a m i c s   (S e d)   T h e   p r o b l e m   o f   t h e   o pt i m i z a t i o n   i s   s t a t e a s                            (10)     w h e r e   t h e   f u n c t i o n   r e p r e s e nt s   by                 a n d             i s   p a r a m e t e r   de s i g n.   F r o m   ( 10),   t h e   o pt i m a l   s o l ut i o             i s   a c h i e v e by   upda t i n g   t h e   pa ra m e t e de s i g us i n g   S E D   a l go r i t hm .   T h e   r ul e s   i upd a t i ng  S E D   a l go ri t hm   i s   s t a t e a s                             ̅               (11)     w h e r e                     i s   i t e ra t i o n   num b e r,             i s   t h e     t h   e l e m e nt   o f               ̅       i s   t h e     t h   i t e ra t i o o f       ̅       .     ̅   us e t o   s a v e   c urr e n t   b e s t   v a l ue   o f   de s i gn   pa ra m e t e r ,       i s   t h e   s i z e   o f   i nt e r v a l   t o   de t e rm i n e   t h e   ra n do m   s t e ps   o           a n d   t h e   ra n do m   n um b e v a l ue   i s           .   I (1 1),   t h e       f un c t i o i s   gi v e n   b y               {                     ̅                       ̅                                   ̅                                             ̅                       (12)     w h e r e   t h e   p r e - d e t e rm i n e d   m i ni m u m   a nd   m a x i m u m   p a r a m e t e de s i g i s   a n d             a n d         .   T h e   s t e ps   pr o c e dur e s   t o   i m p l e m e nt   S E D   a l go r i t h m   a r e   a s   f o l l ow s :   S t e 1:   D e f i n e   t h e   v a l ue   o f                     ,       a n d           i s   s e t           a n           s e t   a s   t h e   i ni t i a l   c o n di t i o n   f o r   pa r a m e t e de s i g n.   T h e   l o s s   f un c t i o n   b e               a nd  a s   n o rm a l     ̅             a nd    ̅                 .   F o r   a   n e w   ra n do m   s e t t i n f o r     ,       i s   p r o b a b i l i t y   t h a t   us e w h e r e   i t   i s   s c a l a r.   T o   s a v e   t h e   l o s s   f un c t i o n   p r e s e nt   b e s t   v a l ue ,   v a r i a b l e     ̅   is   us e d.   S t e 2:   W h e n   t h e   v a l ue                     ̅ ,   e xe c ut e     ̅             a n d     ̅                 .   A p a r t   o f   t h a t ,   p r o c e e t o     n e xt   s t e p.   S t e 3:   P r o duc e   r a n do m   num b e r       .   P r o duc e   s e c o n ra n do m   num b e r         i f             a nd  by   upda t i ng  t h e   (11 ),   ob t a i n e t h e   v a l u e   o f                 .   O t h e r w i s e ,                 =     ̅ .   S t e 4:   A c hi e v e   t h e   l o s s   f un c t i o   (               )     S t e 5:   If   t h e   p r e - s t a t e t e rm i na t i o n   c o n d i t i o n   t ha t   b a s e o n   t h e   de s i g n a t e m a xi m um   n um b e r   o f   i t e ra t i o n,           i s   s a t i s f i e d,   t h e   a l go ri t hm   s t o ps   w i t h   t h e   s o l ut i o n                       {                                     }         .   O t h e r w i s e ,   r e pe a t   s t e 2 .   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 .   14 ,   N o .   2 M a y   201 9   :     903     9 11   908   B.   S i f l c - T un e d   S e d   F o r   t hi s   s e c t i o n,   t h e   S IF L C - t u n e d   S E D   de s i g n   pa ra m e t e r   i s   p r e s e nt e by                           (13)     In  p a r t i c ul a r,   w e   s e t                                a n d   t h e   l o s s   f un c t i o i s                                 .   T h e t h e   S IF L C - t un e d   S E D   c a n   b e   i m pl e m e n t e d   a s   f o l l ow s :   S t e 1:   Co n s i de                         a n d                     .   T h e n ,   t h e   m a xi m u m   i t e r a t i o n ,           i s   de t e rm i n e .   S t e 2:   E xe c ut e   t h e   S E D   a l go ri t hm   i n   S e c t i o n   4 . 1 .   S t e 3:   W h e n   r e a c hi n g           ,   a t t a i t h e   o pt i m a l   o ut pu t           ̅           .   T h e i m p l e m e n t                                 i t h e   S IF L s y s t e m   i F i gu r e   4.       5.   S I M U LA TI O N   R ES U LTS   In  t hi s   s e c t i o n,   t h e   s i m u l a t i o n   r e s ul t   o f   t h e   S IF L f o r   c o nt r o l l i ng  t h e   c o n t a c t   f o r c e   be t w e e n   t h e   c a t e na r y   a n d   p a n t o g r a p i s   p r e s e n t e d .   T h e   S E D   a l go r i t hm   pa ra m e t e r s   a r e   s e t   a s                                                      a n d               .   T h e   t ra i v e l o c i t y   i s   s e t   a s                    a n d   t h e   de s i r e d   i npu t   f un c t i o i s   gi v e by                                           (14)     T h e   l o s s   f un c t i o n   r e s po n s e   w h e n   150  i t e ra t i o n s   h a v e   b e e n   us e f o r   S E D   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   5.     T h e   l o s s   f un c t i o n   i s   s uc c e s s f ul l y   m i ni m i z e a f t e r   150  i t e ra t i o n s .   T a b l e   s h o w s   t h e   o pt i m a l   de s i gn  pa r a m e t e r s .   F r o m   t h e   r e s ul t s ,   i t   e xpo s e t h a t   S E D   m e t h o c a m i n i m i z e   t h e   l o s s   f un c t i o n .       T a b l e   4 .   D e s i g P a ra m e t e r   S IF L G a i n                 c o rr e s p o n d   t o                               c o rr e s p o n d   t o                     - 2   0 . 0 1   - 1 . 5 3 1 8   0 . 0 2 9 4   r   0   1   0 . 6 330   4 . 2 9 5 8           F i gu r e   5 .   R e s po n s e   of   l o s s   f un c t i o n   us i n g   S E D       N e xt ,   t h e   r e s po n s e   of   S IF L i s   s h ow n   i n   F i gu r e   6 .   T h e   b l ue   l i n e   r e pr e s e nt s   de s i r e r e s po n s e   f o r   t h e   P A s y s t e m   w h i l e   t h e   r e l i n e s   i n di c a t e   t h e   r e s po n s e   a f t e r   150  i t e r a t i o n   o f   S E D .   It   s h o w s   t h a t   t h e   r e s po n s e   c a n   t ra c t h e   de s i r e r e f e r e n c e   s i gna l .   T h e r e   a r e   s o m e   os c i l l a t i o n s   a f t e r   3 . s e c o n ds   a n t hi s   r e s ul t   i s   c o m pa ra b l e   w i t t h e   r e s u l t   i [5] .     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       A   s i m p l i f y   f uz z y   l ogi c   c on t r ol l e r   d e s i g bas e d   s af e   e x p e r i m e n t at i on  dy nam i c s   f or   ( Mohd  F ai s a l   F ar han )   909       F i gu r e   6 .   S IF L pe r f o r m a n c e   w h e t u n e d   by   S E D       In  F i gu r e   7 ,   p r o gr e s s   of      de n o t e   t ha t   pe rm a n e n t s   c o n t a c t   o f   t h e   P A C.   T h e   o b s e r v a t i o n   o s c i l l a t i o n   s h o w s   t h e   v e r t i c a l   m o v e m e n t   o f   pa n t o g r a p f l o o r s .   T hi s   o s c i l l a t i o n s   i n f l ue n c e   by   pa r a m e t e r s   t ha t   de pe nds   o t h e   di s pl a c e m e n t   o f   t h e   t ra i n.   T h e r e f o r e ,   t h e y   s i m ul a t e   t he   f l uc t ua t i o n s   t h a t   c a n   b e   de t e r m i n e i n   a c t u a l   s i m ul a t i o o f   P A C.           F i gu r e   7 .   D i s p l a c e m e n t   o f   t h e   m a s s e s   o f   t h e   m o de l       F r o m   F i gu r e   8 ,   t h e   pe r f o r m a n c e   of   S IF L i s   c o m pa r e t o   P ID   c o n t r o l l e r .   F o r   S IF L t h e   r e s po n s e   s h o w s   i t   s t a rt   t o   r e s po n s e   s m o o t h l y   un t i l   r e a c h   t h e   de s i r e c o n t a c t   f o r c e   w h i c i s   100N .   O t h e   o t h e r   ha n d ,   t h e   o s c i l l a t i o n   o f   t h e   t ra c ki n c o nt a c t   f o r c e   i s   a l m o s t   s a m e   a s   c o m pa r e t o   S IF L C.   A s   r e s ul t e d ,   S IF L h a v e   t h e   f a s t   r e s po n s e   a s   c o m pa r e t o   P ID   c o n t r o l l e r .           F i gu r e   8 .   O u t put   t ra c ki ng  f o r   S IF L a n d   P ID   c o n t r o l l e r   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 .   14 ,   N o .   2 M a y   201 9   :     903     9 11   910   T a b l e   s h o w s   t h e   c o n t r o l l e pe r f o r m a n c e   f o r   S IF L a n P I D .   A s   s h o w n   i n   t h e   t a b l e ,   S IF L ha v e   a   f a s t   r e s po n s e   a s   c o m pa r e t o   P ID   c o n t r o l l e r   b e c a us e   of   t h e   r i s e   t i m e   t o   t r a c t h e   de s i r e c o n t a c t   f o r c e .   H ow e ve r ,   b o t c o n t r o l l e r s   ha v e   t h e   s a m e   pe r c e n t a ge   o v e r s h o o t   due   t o   t h e   s a m e   o s c i l l a t i o n   o n   t r a c ki ng  de s i r e c o nt a c t   f o r c e .       T a b l e   5 .   Co n t r o l l e r   P e r f o r m a n c e   P a ra m e t e r   S IF L C   P ID   Ri s e   T i m e   5 . 2 7 s   6 . 2 2 s   P e r c e n t a g e   O v e r s h o o t   1%   1%   P e a k   t o   P e a k   V a l u e   o f   F o r c e   a t   S t e a d y   S t a t e   9 8 N   t o   1 0 2 N   9 5 N   t o   1 02N   P e r c e n t a g e   D i ffe r e n t   B e t w e e n   P e a k   t o   P e a k     2%   3%       6.   C O N C LU S I O N   F r o m   t h i s   s t u dy ,   t h e   pr o b l e m   o n   t h e   i n c o n s i s t e n c e   c o n t a c t   f o r c e   be t w e e n   t h e   c a t e n a r y   a n d   pa n t o g r a p i s   e xpo s e a n d   a   s o l ut i o b a s e o n   S IF L i s   p r e s e nt e a n d   c o m pa r e w i t h   t h e   P ID   c o n t r o l l e pe r f o r m a n c e .   T h e   S E D   a l go r i t h m   c a n   i m p r o v e   t h e   t u n e d   pa ra m e t e r s   t ha t   n e e t o   b e   us e by   S IF L C.     T h e   s i m ul a t i o n   i s   a ppl i e t o   t h e   t i m e   v a ri a b l e ,   c o n s i de ra t i o n   of   t h e   un c e r t a i n   p a n t o g r a p h - c a t e n a r y   a n a   s pe e d   of   350        .       A C K N O WL ED G E M EN TS     T h i s   p r o j e c t   h a s   b e e n   f ul l y   s uppo r t e by   U M P   r e s e a r c g r a nt   P G R S 1703104.       R EF ER EN C ES     [ 1]   A .   L e v a nt ,   A .   P i s a no ,   a nd  E .   U s a i ,   O u t pu t - f e e db a c c o nt r o l   o f   t he   c o nt a c t - f o r c e   i hi g h - s pe e d - t r a i p a n t o g r a phs ,   i P r oc e e di ng s   o f   t he   40t I E E E   C on f e r e nc e   on  D e c i s i o an d   C ont r o l   ( C at .   N o . 01C H 3 7228) ,   20 01,   v o l .   2 ,     pp.   18 31 1 836   v o l . 2.     [ 2]   G .   P o e t s c e t   al . ,   P a n t o g r a ph/ c a t e na r y   d y na m i c s   a nd  c o n t r o l ,   V e h.   Sy s t .   D y n . ,   v o l .   28 ,   no .   2 3 ,     pp.   15 9 19 5,   19 97.     [ 3]   W .   S hudo ng ,   G .   J i ng bo ,   a nd   G .   G uo s he ng ,   R e s e a r c o f   t he   a c t i v e   c o nt r o l   f o r   hi g h - s pe e t r a i p a nt o g r a ph ,   i n   2008   I E E E   C o nf e r e nc e   on   C y be r ne t i c s   and   I nt e l l i ge nt   Sy s t e m s ,   2 00 8,   pp .   749 753 .     [ 4]   E .   K a r a kös e   a nd  M .   T .   G e n ç o ğ l u,   A da pt i v e   f uz z y   c o nt r o l   a ppr o a c f o r   d y na m i c   pa nt o g r a ph - c a t e na r y   i nt e r a c t i o n,   i P r o c e e di ngs   o f   1 5t h   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   M E C H A T R O N I K A ,   2012 ,   pp .   1 5.     [ 5]   N .   M o kr a n i   a n A .   R a c hi d ,   A   r o bus t   c o nt r o l   o f   c o nt a c t   f o r c e   of   pa n t o g r a ph - c a t e na r y   f o r   t he   h i g h - s pe e d   t r a i n,     i 2013   E u r ope an   C on t r ol   C on f e r e nc e   ( E C C ) ,   20 13 ,   p p.   4 568 457 3.     [ 6]   G .   M o hd  R i duw a n ,   S .   M o hd  H e l m i ,   I .   Z uw a i r i e ,   S .   M uh a m m a S a l i h i n,   a nd  M .   T .   M o hd  Z a i di ,   S i ng l e   I nput   F uz z y   L og i c   C o nt r o l l e r   f o r   F l e x i b l e   J o i nt   M a ni p ul a t o r ,   I nt .   J .   I nno v .   C om p ut .   I nf .   C on t r ol ,   v o l .   12 ,   no .   1 ,   pp .   18 1 191,   F e b.   2 016 .   [ 7]   M .   A .   A hm a d,   M .   S .   S a e a l a l ,   R .   M .   T .   R .   I s m a i l ,   M .   A .   Z a w a w i ,   A .   N .   K .   N a s i r ,   a nd  M .   S .   R a m l i ,   S i ng l e   i n put   f uz z y   c o nt r o l l e r   w i t c o m m a nd  s ha p i ng   s c he m e s   f o r   do ubl e pe ndu l um t y pe   ov e r he a c r a n e ,   A I P   C onf .   P r oc . ,   v o l .   1337 ,   no .   1 ,   pp .   113 117 ,   J un .   2011 .   [ 8]   P .   S .   L o ndhe ,   M .   S a n t ha kum a r ,   B .   M .   P a t r e ,   a nd  L .   M .   W a g h m a r e ,   T a s S pa c e   C o nt r o l   o f   a A ut o nom o us   U nde r w a t e r   V e hi c l e   M a ni pul a t o r   S y s t e m   by   R o bus t   S i ng l e - I nput   F uz z y   L og i c   C o nt r o l   S c he m e ,   I E E E   J .   O c e an.   E ng. ,   v o l .   42 ,   no .   1,   pp .   13 28,   J a n .   2017 .   [ 9]   K .   I s ha que ,   Y .   S a l e e m ,   S .   S .   A bdu l l a h,   M .   A m j a d ,   M .   R a s h i d,   a n S .   K a z i ,   S i ng l e   i np ut   f uz z y   l og i c   c o nt r o l l e r   f o r   m a g ne t i c   l e v i t a t i o s y s t e m ,   i S i m u l at i o and  A pp l i e O pt i m i z a t i o 2011  F our t I n t e r nat i o nal   C o nf e r e nc e   on  M ode l i ng ,   201 1,   pp .   1 6.   [ 10]   B. - J .   C ho i ,   S . - W .   K w a k,   a nd  B .   K .   K i m ,   D e s i g a nd  s t a b i l i t y   a na l y s i s   o f   s i ng l e - i n put   f uz z y   l og i c   c o nt r o l l e r ,   I E E E   T r ans .   Sy s t .   M an  C y be r n .   P ar t   B   C y be r n . ,   v o l .   30 ,   no .   2,   pp .   303 3 09,   A pr .   200 0.   [ 11]   N .   S .   A .   S h uko r ,   M .   A .   A hm a d,   a nd  M .   Z .   M .   T um a r i ,   D a t a - d r i v e P I D   t uni ng   ba s e o s a f e   e xp e r i m e n t a t i o n   dy na m i c s   f o r   c o nt r o l   o f   l i qui s l o s h ,   i 2 017  I E E E   8 t C on t r ol   an Sy s t e m   G r adu at e   R e s e ar c C o l l oqu i um   ( I C SG R C ) ,   2 017 ,   pp.   6 2 66 .                 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       A   s i m p l i f y   f uz z y   l ogi c   c on t r ol l e r   d e s i g bas e d   s af e   e x p e r i m e n t at i on  dy nam i c s   f or   ( Mohd  F ai s a l   F ar han )   911   B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S           M o hd  F a i s a l   F a r h a K a m e r ul   B i e z a   r e c e i v e hi s   B . E ng   ( H o ns . )   i E l e c t r i c a l   a nd  E l e c t r o ni c s   E ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   M a l a y s i a   P a ha ng   ( U M P )   i 2018 .   H e   i s   c ur r e n t l y ,   a E l e c t r i c a l   E ng i ne e r   a t   N D I   A ut o m a t i o P t e .   L t d,   S i ng a po r e   a nd   i nv o l v e   i n   a u t o m a t i o i ndus t r y .           N o r   S a ki n a A bdu l   S hu ko r   r e c e i v e h i s   f i r s t   d e g r e e   i B . E ng   E l e c t r i c a l   ( E l e c t r o ni c s )   f r o m   U ni v e r s i t y   M a l a y s i a   P a h a ng   ( U M P )   i 2 012 .   N o w ,   s he   f ur t h e r   h e r   s t udy   i M a s t e r   o f   S c i e nc e   a t   U ni v e r i t y   M a l a y s i a   P a h a ng   ( U M P ) .   H e r   c ur r e n t   r e s e a r c f i e l a r e   c o nt r o l   und e r a c t ua t e d   s y s t e m s ,   a nd  g a m e   t he o r i c   m e t ho ds .           M o hd   A s hr a f   A hm a r e c e i v e hi s   f i r s t   de g r e e   i B . E ng   E l e c t r i c a l   M e c ha t r o ni c s   a nd  M a s t e r   D e g r e e   i M . E ng   M e c ha t r o ni c s   a nd  A ut o m a t i c   C o nt r o l   f r o m   U ni v e r s i t y   of   T e c hno l ogy   M a l a y s i a   ( U T M )   i 20 06  a n 20 08,   r e s pe c t i v e l y .   I 2015,   he   r e c e i v e a   P h. D   i I nf o r m a t i c s   ( S y s t e m s   S c i e nc e )   f r o m   K y o t o   U ni v e r s i t y .   C ur r e nt l y ,   he   i s   a   l e c t u r e r   i F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   a nd   E l e c t r o n i c s   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t y   M a l a y s i a   P a h a ng   ( U M P ) .   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   m o de l - f r e e   c o nt r o l ,   c o nt r o l   of   m e c ha t r o ni c   s y s t e m s ,   no nl i ne a r   s y s t e m   i de nt i f i c a t i o a nd  v i br a t i o c o nt r o l .           M o hd  H e l m i   S ui r e c e i v e d   t h e   B . E ng   ( H o ns . )   i n   E l e c t r i c a l   a nd   E l e c t r o n i c s   E ng i n e e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kn i ka l   M e l a ka   i 2007 .   I 2014 ,   he   r e c e i v e   M . S c   f r o m   S c h oo l   o f   E l e c t r o ni c   a nd   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   U n i v e r s i t y   S a i ns   M a l a y s i a ,   P e n a ng .   H e   i s   c ur r e nt l y ,   a   l e c t u r e r   i F a c ul t y   o f   E l e c t r i c a l   a nd  E l e c t r o ni c s   E ng i ne e r i ng ,   U n i v e r s i t y   M a l a y s i a   P a ha ng   ( U M P ) .   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   d i g i t a l   i m a g e   p r o c e s s i ng ,   v i s i o f o r   r o bo t i c s   a ppl i c a t i o a nd   c o m put a t i o na l   i nt e l l i g e nc e .           M o hd  R i duw a G ha z a l i   r e c e i v e B - E ng   i E l e c t i c a l   M e c ha t r o ni c s   A u g us t   200 a nd  M - E ng   i n   ( M e c ha t r o ni c s   &   A ut o m a t i c   C o nt r o l )   a t   U T M   M a l a y s i a   M e i   20 1 0.   C ur r e n t l y ,   he   w a s   l e c t ur e r   F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   a nd  E l e c t r o ni c s   E ng i n e e r i ng ,   U n i v e r s i t y   M a l a y s i a   P a ha ng   ( U M P ) .     H i s   r e s e a r c i n t e r e s t   i da t a - dr i v e c o nt r o l ,   m e c ha t r o ni c s   s y s t e m ,   r o bo t i c s   a nd  c o nt r o l   i ns t r um e n t a t i o n.           M o hd  F a l f a z l i   b i M a t   J u s o f   i s   a   L e c t ur e r   i F a c ul t y   o f   E l e c t r i c a l   a nd  E l e c t r o ni c s   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t y   M a l a y s i a   P a ha ng   ( U M P ) .   H e   w a s   g r a du a t e f r o m   E hi m e   U n i v e r s i t y ,   J a p a f o r   B a c he l o r   ( 2008 )   a nd  M a s t e r   D e g r e e   ( 201 0) .   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   I o T ,   a ppl i c a t i o o e m be dd e d   s y s t e m ,   c o m put e r   v i s i o s y s t e m   a nd   phy s i c a l   c o m put i ng .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.