I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n ( I J R A)   Vo l.   7 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 8 ,   p p .   1 ~ 7   I SS N:  2089 - 4856 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j r a . v 7 i 1 . pp 1 - 7          1       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JR A /in d ex   Fu zz y  Ta k a g i - Su g eno  Metho d in  M icro co ntroller  Ba sed Wa ter  Ta nk  Sys t e m       Nur  M a is a ra M o hd   So bra n 1 ,   M un ira h M o hd   Sa l m i 2 ,   M o hd   B a zli  B a ha r 3 ,   M d   Na zr O t h m a n 4   Siti  H a l m a   J o ha ri 5   1 , 2, 3 , 4   Ce n ter f o R o b o ti c s an d   In d u strial  A u to m a ti o n   (Ce RIA ),   Un iv e rsiti   T e k n i k a M a la y si a   M e lak a ,   M a lay sia   1, 2 , 3, 4   F a k u lt i   Ke ju ru tera a n   El e k tri k   (F KE),   Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y sia   M e lak a ,   M a la y sia   5 F a k u lt T e k n o lo g Ke ju ru tera a n   (F T K),  Un iv e rsiti   T e k n ik a M a la y sia   M e lak a ,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   9 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Feb   1 0 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Feb   24 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e p re se n ts  t h e   p e rf o rm a n c e   o f   F u z z y   lo g ic  c o n tro l ler  i n   m a in tain   lev e o f   wa ter  in   w a t e tan k   s y ste m .   T h e   m a th e m a ti c a m o d e ll in g   w a d e v e lo p e d   to   g e th e   in it ial  i d e a   o f   th e   s y ste m   p e rf o r m a n c e .   L a ter,  th e   p ro t o ty p e   o f   w a ter t a n k   s y ste m   wa s co n stru c ted   a n d   tes ted   t o   g e th e   re a ti m e   re su lt s.  T h e   T a k a g i - S u g e n o   o n   a n d   o f f”   in terf e r e n c e   tec h n iq u e   m e th o d   w a i m p le m e n ted   d u e   to   th e   c o n t ro li m it a ti o n   o f   th e   p u m p   m o to th a b e in g   u se d   in   th e   e x p e rim e n tal  s e tu p .   T h e   f u z z y   lo g ic  c o n tro ll e w a s   r e a li z e d   b y   e m b e d d e d   th e   a lg o rit h m   in   m icr o c o n tr o ll e o f   th e   w a ter   tan k   s y ste m .   T h e   e x p e ri m e n tal  re su lt sh o w   a c c e p tab le  lev e o f   wa ter  w it h in   th e   ra n g e   o f   1 8 c m   to   2 0 . 5 c m   a n d   se tt li n g   ti m e   5 9   se c o n d s w it h   2 0 c m   se p o in t .   K ey w o r d :   Fu zz y   lo g ic  co n tr o ller   Mic r o co n tr o ller   T ak ag i - s u g e n o   W ater   tan k   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Nu r   Ma is ar a h   Mo h d   So b r an ,     Facu lt y   o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   Un i v er s iti T ek n ik al  Ma la y s ia  Me lak a,   Han g   T u ah   J a y a,   7 6 1 0 0   Du r ian   T u n g g al,   Me la k a,   Ma la y s ia.   E m ail:  n u r m ai s ar ah @ u te m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   Ma n ag in g   t h w ater   r eser v o i r   is   i m p o r tan in   m a n y   s ec to r s   s u c h   as  in   a g r icu ltu r e,   c h e m ical  a n d   liq u id   in d u s tr ies,  f i s h er y   an d   etc.   On p r o m i n en asp ec n e ed   to   b lo o k ed   in to   is   th lev el  o f   w ater   in   tan k   u s ed   in   t h m a n u f ac t u r in g   p r o ce s s   s y s te m .   T h f o cu s   will  b in   m ain ta in i n g   th wate r   lev el  to   m ee t     th d ail y   r eq u ir e m e n ts .     I n   m ai n tai n in g   th le v el  o f   w a te r   tan k ,   lo o f   s tu d y   h a s   b ee n   d o n to   au to m a ticall y   co n tr o th lev el   o f   w ater   ta n k   s y s te m .   T h m o s ac ce p ted   w ater   le v el  co n t r o ller   is   P I co n tr o ller   t h at  w id el y   u s e   i n   b o th   lab o r ato r y   an d   in d u s tr ial   s ec to r .   T h is   is   d u to   t h co n tr o ller   ab ilit y   to   f it  m aj o r it y   o f   w ate r   tan k   s y s te m   w it h   its   s i m p lic it y   an d   g e n er alit y   d esp ite  o f   s ize,   ta n k   co n s tr u cti o n ,   m o n ito r in g   s y s te m   a n d   lo ca tio n   at  t h p la n t .   Ho w e v er ,   th d if f ic u lt y   in   t u n in g   t h P I p ar am eter s   a n d   th m o d er ate  p er f o r m an ce   o f   th le v el  co n tr o l   r eq u ir e s   ex te n s io n   m et h o d   in   o p tim izin g   t h p er f o r m a n ce   [ 1 ] .   Xiao m i n g Z ao   [ 2 ]   in tr o d u ce d   R B n e t w o r k   i n   P I co n tr o lle r   to   r ed u ce   th e f f ec o f   u n ce r tain   i n it ial   p ar am eter   v a lu o f   t h w ater   tan k   s y s te m .   Ya n   Z h ao   [ 3 ]   c h o o s Fu zz y - P I to   i m p r o v th P I c o n tr o ller   p er f o r m a n ce   w h er ea s   S h ar m a   et  al   [ 1 ]   u s in g   G A   a n d   P SO   in   t u n i n g   t h e   P I g ai n   f o r   a   s i m p le  w a ter   ta n k   s y s te m .   Desp ite   o f   g o o d   p er f o r m an ce   s h o w n ,   ad d itio n a m et h o d   m a y   i n cr ea s th e   co m p u t atio n al  b u r d e n   a n d   n o   lo n g er   h o ld   th s i m p lic it y   asp ec th at  s u p p o s ed   to   b h eld   b y   t h P I m et h o d   w h ic h   le ad s   to   th d is co v er y   o f   o th er   co n tr o m et h o d .     T h er is   d is cu s s io n   o n   i m p le m en tatio n   o f   s ta n d   alo n i n tell ig en ce   co n tr o l in   w ater   ta n k   s y s te m .   I t‟ s   f ea t u r es  t h at  ad ap h u m a n   d ec is io n   m ak i n g   ca p ab ilit y   p r o v id f aster   r es p o n s to   t h s y s te m   [ 3 ] - [ 5 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   I J R A Vo l.  7 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 8 :   1     7   2   Fu r t h er m o r e,   th in tel lig e n co n tr o m e th o d   d o es  n o r eq u ir ex te n s i v m at h e m atica d escr ip tio n   o f   th co n tr o ller   [ 6 ] .   Xu   et  at  [ 7 ]   u s i n g   t h n eu r al  n et w o r k   to   s o lv e   d elay   p r o b le m   f ac ed   b y   P I co n tr o ller   an d   co m e   o u w it h   r ed u c o v er s h o o r esp o n s e.   C er v a n tes  e al  [ 8 ]   s tu d y   t h p er f o r m a n ce   o f   T y p e - 1   an d   T y p e - 2   F u zz y   s y s te m   d esi g n   u s in g   g e n etic  al g o r ith m   i n   t h r ee   w ater   ta n k   le v el  a n d   co n cl u d w it h   i m p r o v e m en p er f o r m a n ce   in   t h p r o p o s ed   m et h o d   co m p ar ed   to   th in itial o n es.  Dee p et  al  [ 9 ]   ex p lain   t h co m p ar is o n   b et w ee n   P I an d   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   in   w ater   tan k   s y s te m .   T h s t u d y   s h o ws  th at  f u zz y   lo g ic  o n tr o ller   g iv es  b etter   o v er s h o o an d   s ettli n g   ti m t h an   P I co n tr o ller .   T h s a m r es u lts   s h o w   b y   Xi n li  e al  [ 1 0 ]   w it h   th s a m s tu d y   b u t   d if f r e n ap p r o ac h   in   f u zz y   m e m b er s h ip   f u n ctio n .   A ll  o f   t h s t u d y   g i v es  a n   in s ig h o f   g o o d   p e r f o r m a n c e   ac h iv ed   b y   i n tell ig e n co n tr o ll er   w h ich   later   le f w it h   t h q u esti o n   o n   h o w   f ar   th ap p r o ac h   f i th p r ac tical   asp ec t o f   r ea w ater   ta n k   s y s te m .     W u   He  et  al  [ 1 1 ]   s tu d y   r ea ti m i m p le m e n tatio n   o f   Fu zz y - P I alg o r ith m   u s in g   r eliab le  OL E   f o r   p r o ce s s   co n tr o tech n o lo g y   w it h   r ea w ater   ta n k   eq u ip m en t.  T h r esu lt s   s h o w   less   p er ce n o v er s h o o b u t   au th o r   co u ld n h o ld   th v al u e   o f   s ettli n g   ti m e.   Vo j tesek   et  a [ 1 2 ]   u s in g   t h R ea T i m T o o lb o x   in   MA T L A B   en v ir o n m e n f o r   th r ea m o d el  o f   w ater   ta n k   an d   co m o u w it h   n ea r l y   s i m ilar   w i th   W u   Hee [ 1 1 ] .   A p h ir atsa k u n et  al   [ 1 3 ]   i m p le m en tin g   P L C   a s   t h co n tr o ller   f o r   th e   w ater   le v el  s y s te m   an d   in teg r ate   w it h   P I co n t r o ller   th at  b ei n g   r ea liz w i th   a m p li f ier   g iv e s   o n l y   7 er r o r   at  th o u tp u t.   A t te m p i n   u s i n g   m icr o co n tr o ller   d o n b y   P r atam et  al  [ 1 4 ]   w h ich   i m p le m e n t h P I co n tr o ller   w it h   an t w i n d   u p   f o r   w ater   tan k   lev e th a co m o u w it h   n ea r l y   to   ze r o   p er ce n o v er s h o o an d   m o r th a n   1 0 0   s ec o n d s   f o r   r is ti m a n d   s ettli n g   ti m e.   T h s a m o v er s h o o p er f o r m an ce   s h o w   i n   r ea lizatio n   o f   f u zz y   lo g ic  i n   [ 1 5 ]   b u n o   d etail   d is cu s s io n   o n   t h ti m r esp o n s e.     Ou r   p r o p o s ed   m et h o d   ad h er th ad ap tiv co n ce p i n   w at er   lev el  s y s te m   t h at  tailo r ed   th d esire d   o u tp u to   ad ap w i th   c h an g i n g   o f   w ater   lev el.   T h in p u p ar a m eter   o f   th s y s te m   w ill  b d ef in ed   in   li n g u i s ti c   m an n er   o f   Fu zz y   L o g ic   in   m in i m izi n g   th o u tp u er r o r .   T h co n tr o ac tio n   o f   o p en   a n d   clo s v alv w as   in ter p r eted   in   l is o f   th r u le  b ased .   Sin ce   co m m o n   A C   w at er   p u m p   h as  o n l y   o n - o f f   co n tr o m ec h a n is m ,   it  i s   th b est  to   i m p le m e n t h T ak ag i - Su g e n o   in ter f er en ce   te ch n iq u e.   T h is   m e th o d   w ill  m in i m ize  t h co s o f   f i n d in g   an o t h er   w a ter   p u m p   w h ile  ad d in g   th s i m p lic it y   o n to   f u z z y   co n tr o ller   its el f .   I n   o r d er   s h o w   th e   p er f o r m a n ce   o f   t h p r o p o s ed   m et h o d ,   r ea ti m r esp o n s o f   m icr o co n tr o ller   b ased   o f   w at er   tan k   s y s te m   w i l l   b ex p lain ed   later   th r o u g h o u t t h is   p ap er .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D     2 . 1 .   M a t he m a t ica l M o dellin g   o f   Wa t er   t a nk   s y s t e m   T h m at h e m a tical  m o d ellin g   o f   w ater   tan k   w as r e f er r ed   to   [ 14 ] .   T o tal  f lo w   r ate  o f   ta n k   s y s te m ,   QT   eq u iv ale n to   th e   d if f er en ce   o f   in p u f lo w   r ate,   QI N   an d   o u t p u f lo w   r ate,   QOUT .   T h is   w i ll  af f ec t   th e   v o l u m e   in s id t h w ater   ta n k .   Si n ce   t h cr o s s - s ec tio n al  ar e o f   t h w ater   ta n k   is   co n s tan t,  th m o s o b v io u s   c h a n g e s   w il b o n   th h ei g h o f   w ater   in s id t h tan k T w o   w ater   ta n k   s y s te m   o f   t h s c h e m atic  d i ag r a m   a s   s h o w n   i n   Fig u r 1 .           Fig u r 1 .   T h s ch e m atic  d ia g r a m   o f   t w o   w ater   tan k   s y s te m       Fo r   m at h e m a tical   m o d ellin g   p u r p o s e,   w e   ar g o i n g   to   ill u s tr ate  th g e n er al  tr a n s f er   f u n cti o n ,   o f   o n e   w ater   ta n k   s y s te m   as s h o w n   i n   eq u atio n s   ( 1 )   an d   ( 2 ) .                             ( 1 )                               ( 2 )   Q o ut   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A   I SS N:  2089 - 4856       F u z z Ta ka g i - S u g e n o   Meth o d   in   Micr o co n tr o ller   B a s ed   W a t er Ta n k     ( N u r   Ma i s a r a h   Mo h d   S o b r a n )   3   I f   th A   is   t h cr o s s - s ec tio n al   ar ea   o f   th tan k   a n d   th is   th h ei g h o f   t h w a ter   in   th tan k ,   R   is   th v al v r esi s ta n ce   o f   th e   eq u atio n s   ( 3 - 5 )   ca n   b w r i tten   a s                                   ( 3 )                          ( 4 )   Su b s ti tu t in g   ( 3 )   in to   ( 4 )   to   eli m i n ate          :                                    ( 5 )     T h T r an s f er   Fu n c tio n   r elate s t h d ev iatio n   o f   h ei g h t,            to             ca n   b o b tain ed   b y   tr an s f o r m in g   as sh o w n   i n   eq u atio n   ( 5 )   an d   r ea r r an g b ec o m e   as s h o w n   i n   eq u atio n   ( 6 ) .                                                         ;   w h er e         an d               ( 6 )     T h r esis ta n ce   v alu e   0 . 0 0 9 2   c m 2   w er e   ca lcu lated   u s i n g   ex p er i m en i n   [ 1 6 ]   an d   t h b o tto m   ta n k   ar ea   eq u al  to   6 2 5   cm 2   w h ich   co m p l ete  th tr an s f er   f u n ctio n   to   eq u atio n   ( 7 )                                                   ( 7 )     2 . 2 .   T a k a g i - Su g eno   F uzzy   L o g ic   Co ntr o ller  I m ple m ent a t io n   T h is   p r o j ec im p le m e n ts   ze r o - o r d er   T ak ag i - Su g e n o   Fu zz y   L o g ic  co n tr o ller .   T h f o r m   w ill  b e   d escr ib ed   as  b elo w   w h er th o u tp u w i ll  b s in g leto n   s p ik o f   co n s ta n v al u e,   k   to   f it  o u r   h ar d w ar e   co n s tr u ct io n .   W ater   tan k   s y s te m   ha s   co n tr o l b lo ck   d iag r a m   a s   s h o w n   i n   Fi g u r 2 .   I F a   is   AND  b   is   T HE is   k ,   w h er k   is   co n s tan t v al u e.             Fig u r 2 .   C o n tr o l b lo ck   d iag r am   f o r   w ater   tan k   s y s te m       T w o   in p u v ar iab les   w er f ed   in to   th f u zz y   lo g ic  co n tr o ll er ,   er r o r   o f   w ater   h ei g h t,  eh   an d   r ate  o f   w ater   h ei g h c h a n g e,   h   w h e r ea s   o n o u tp u to   m o to r   p u m p .   Me m b er s h ip   f u n ctio n   f o r   b o th   in p u ar s et  b et w ee n   [ - 3 0   to   0 ]   an d   o u tp u t   w ill   f o llo w   th e   o n   an d   o f f ”  co n ce p eit h er   0 ”  o r   1 ”  wh ich   f it  to   T ak ag i - Su g en o   in ter f er en ce   tech n iq u in   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller .   T h m e m b er s h ip   f u n ctio n s   w er e   tu n ed   w it h   tr y   a n d   er r o r   m eth o d   u p   u n ti l r ea ch   th b est p er f o r m a n ce .   Me m b er s h ip   f u n ctio n   o f   er r o r ”  co n s is ts   o f   Ver y   L o w   ( V L ) ,   L o w   ( L ) ,   Me d iu m   ( M) ,   Hi g h   ( H)   an d   Ver y   Hi g h   ( VHI GH)   w i th   [ - 30  - 2 6 . 5   - 2 3 ] ,   [ - 23  - 19  - 1 5 ] ,   [ - 15  - 1 1 . 5 , - 8 ] ,   [ - 10  - 5   0 ]   an d   [ - - 4   0 ]   in   r an g e   r esp ec tiv el y   a s   s h o w n   i n   Fi g u r 3 ( a)   w h er ea s   m e m b er s h ip   f u n ctio n   f o r     r ate  o f   ch a n g e”   co n s is t s   o f   Ver y   L o w   ( V L ) ,   L o w   ( L ) ,   Me d iu m   ( M) ,   Hig h   ( H)   an d   Ver y   H ig h   ( VHI GH)   w it h   [ - 30  - 25  - 2 0 ] ,   [ - 25  - 20  - 1 5 ] ,   [ - 20  - 1 3 . 5 , - 7 ] ,   [ - 1 0   - 5   0 ]   an d   [ - - 3 . 5   0 ]   in   r an g r esp ec ti v el y ( s ee   Fi g u r 3 ( b ) ) .   T h o u tp u o f   t h m e m b er s h ip   f u n ctio n   is   m o to r   ar co n s tan v alu o f   ze r o   o f f ”  an d   o n o n ”a s   s h o w n   in   F ig u r 3 ( c) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   I J R A Vo l.  7 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 8 :   1     7   4           ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 3 .   I n p u m e m b er s h ip   f u n ctio n   o f   ( a)   E r r o r   ( b )   R ate  o f   C h an g e   an d   ( c)   Ou tp u t e i t h er   0   o r   1       IF - T HE r u le   f o r   f u zz y   lo g i co n tr o ller   i s   co n s tr u cted   as   p er   s h o w n   i n   T ab le  1   f o r   s ev er al  w ater   lev el  co n d itio n   an d   m ap p ed   to   th o n ”  an d   o f f ”  o u tp u t.  T h is   is   w h er t h li n g u i s tic  d ef i n itio n   o f   co n tr o l   co n d itio n   w ill  b d ef in ed   to   alig n   w ith   t h o b j ec tiv o f   th s tu d y ,   m ai n tai n in g   t h s et  w a t er   lev el.   E x a m p le,   th ce l ( 3 ,   4 )   i n   t h m atr i x   ca n   b e v al u ated   a s I f   t h r ate   o f   c h a n g e   is   m ed iu m   ( M)   an d   t h d is tan ce   o f   er r o r   is   h i g h   ( H) ,   th en   t h P u m p   Mo to r   is   OFF.         T a b le  1 .   R u le  T ab le  o f   Fu zz y   L o g ic   En t r i e s   R a t e   or   Er r o r                     VL   L   M   H   VH   Er r o r ,           VL   ON   ON   ON   ON   ON   L   ON   ON   ON   ON   ON   M   ON   ON   ON   ON   ON   H   O F F   O F F   O F F   O F F   O F F   VH   O F F   O F F   O F F   O F F   O F F       As f o r   th d e f u zz i f icat io n   m et h o n ,   t h cr ip s   o u tp u t c a n   b o b tain ed   w i th   W ei g h ted   Av er a g o p er ato r .                                       ( 8 )     Af ter   s et  u p   all  t h T ak ag i - S u g e n o   p ar a m eter ,   M A T L AB   s i m u latio n   w as  d o n to   o b s er v th e   r esp o n s o f   t h s y s te m   b ased   o n   th d ev e lo p ed   m at h e m atic al  eq u atio n .   Fi g u r 4   s h o w s   th s i m u li n k   d iag r a m   f o r   s i m u latio n   p u r p o s e.   Sin ce   th e   o u tp u o f   f u zz y   lo g ic   i s   eith er   1   a n d   0 ,   g ai n   K   ar e   u s ed   to   s ig n i f y   t h e   m ax i m u m   f lo w   r ate  o f   th w a ter   DOL P I HN  AC   p u m p   w h ic h   is   4 7 3 1 cm 3 / s ec .   Ho w e v er ,   f o r   th ex p er im e n ta l   p u r p o s e,   5 r elay   w er u s ed   t o   s w itc h   o n   a n d   o f f   t h m o to r   p u m p .           Fig u r 4 .   Si m u li n k   d ia g r a m   f o r   f u zz y   lo g ic  w ater   ta n k   co n tr o l s y s te m       - 3 0 - 2 5 - 2 0 - 1 5 - 1 0 -5 0 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 E r r D e g r e e   o f   m e m b e r s h i p V L O W L O W M E D H I G H V H I G H - 3 0 - 2 5 - 2 0 - 1 5 - 1 0 -5 0 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 R a t e E rr D e g r e e   o f   m e m b e r s h i p V L O W L O W M E D H I G H V H I G H Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A   I SS N:  2089 - 4856       F u z z Ta ka g i - S u g e n o   Meth o d   in   Micr o co n tr o ller   B a s ed   W a t er Ta n k     ( N u r   Ma i s a r a h   Mo h d   S o b r a n )   5   T h ex p er i m en ta s et u p   w as  m ad to   r ea lize  d ev elo p ed   T ak ag i - Su g e n o   C o n tr o ller   f o r   w ater   ta n k .   T h is   s ec tio n   w ill   p r o v id t h o v er v ie w   o n   h o w   t h p er f o r m an ce   o f   th e   co n tr o ller   w h e n   en co u n ter   t h r ea l   w ater   tan k   s y s te m .   Fi g u r 5   illu s tr ate   th h ar d w ar co n s tr u ctio n s   f o r   th w ater   tan k   s y s te m .   T h s y s te m   co n s is ts   o f   t w o   w ater   ta n k s ,   u p p er   tan k   as   th e   w ater   le v el  s y s te m   a n d   an o t h er   lo w er   ta n k   as  w ater   co llecto r   o n l y .   T h 2 4 0 DOL P I HN  A C   p u m p   m o to r   w a s   u s ed   to   f ee d   th w ater   to   u p p er   tan k   an d   th h ei g h r esp o n s e   w a s   co n tr o lled   b y   Fu zz y   lo g ic   co n tr o ller   th at  b ein g   p r o g r a m m ed   in   A r d u i n o   U n o   ( 1 6   MH z   clo ck   s p ee d )   u s i n g   C   lan g u ag e.   U ltra s o n ic  s en s o r   w ill  ac as  f ee d b ac k   s e n s o r   to   m ea s u r th w a ter   tan k   le v el.   T h p u m p   w i ll  p u m p   t h w ater   co n ti n u o u s l y   u n ti r ea ch   t h d esire d   h eig h an d   tu r n   o f f .   D u r i n g   t h ex p er im e n t,  t h w ater   o u tlet f r o m   u p p er   tan k   w ill b s h u t o f f . T h w a ter   lev el  w as  m o n ito r ed   u s in g   s er ial  m o n i to r   at  th co m p u ter .         ( a)     ( b )     Fig u r 5 .   ( a)   Ov er v ie w   o f   w at er   tan k   h ar d w ar co n s tr u ctio n   an d   ( b )   Pro to ty p o f   th w ater   tan k   s y s te m       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S     I n   Fig u r 6   s h o w   t h s i m u lat io n   r esu l ts   f o r   b o th   w it h   a n d   w it h o u f u zz y   lo g ic  co n tr o ller .   W ith o u t   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   th w ater   tan k   s y s te m   s h o w   g o o d   tim r esp o n s b u w ith   t h a m p lit u d r ea ch   m ax i m u m   o f   1 9 . 5 4 cm   w h er ea s   f o r   co n d it io n   w i t h   co n tr o ller   th s ettli n g   ti m s tar at  1 1   s ec o n d s   w it h   r ip p le   a m p lit u d o f   1 8 . 5 cm   to   2 0 . 1 c m   an d   th h ei g h er r o r   r ea ch   0 . 0 6 7 8 cm .   I n   Fi g u r 7   is   E r r o r   r ed u ctio n   o f   w ater   tan k   s y s te m   af ter   i m p le m en tin g   th f u zz y   lo g ic .   Fig u r 8   s h o w   t h e x p er i m e n tal  r esu lt s   f o r   b o th   w ith   a n d   w it h o u f u zz y   lo g ic  co n tr o ller .   W ith o u t   f u zz y   lo g ic   co n tr o ller   t h w at er   tan k   s y s te m   s h o w   s e ttli n g   ti m e   at  2 2 9   s ec o n d s   w i th   r i p p le  o f   1 7 . 7 2   c m   to   1 8 . 1 6   cm   w h er ea s   w it h   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller ,   th s e ttli n g   ti m s tar at  5 9   s ec o n d s   with   r ip p le  b et w ee n     1 8 . 4   cm   to   2 0 . 0 5   cm .     T ab le  2   s h o w s   t h co m p ar is o n   f o r   b o th   s i m u lat io n   an d   ex p er i m e n tal  r es u lts .   Am p lit u d r ip p le  h ap p en   n ea r l y   to   all   co n d itio n   ex ce p i n   w it h o u t   f u zz y   s i m u latio n ,   t h u s   r ip p le  ca n   b e x p ec ted   in   t h is   w ater   tan k   s y s te m   r a n g e   o f   1 7 c m   to   2 0   cm .   Go o d   s ettlin g   ti m in   “w it h o u f u zz y ”  s i m u latio n   r e s u lt s   b u t   co n tr ad ict   r esu lt s   s h o w s   in   ex p er i m en ta test   w it h   2 2 9   s ec o n d s .   T h s a m r esp o n s h ap p en ed   in   “w it h   f u zz y   co n d itio n   s i m u lat io n   s h o w s   s e ttli n g   ti m e   o f   1 1   s ec o n d s   in   s i m u latio n   b u t e x p er i m en tal  p r o d u ce   5 9   s e co n d s   r esp o n s e.     I f   co m p ar to   liter at u r [ 14 ]   th e x p er i m e n tal  r e s p o n s a f t er   i m p le m en t in g   T ak ag i - Su g e n o   f u zz y   lo g ic,   t h is   s t u d y   s h o w   ac ce p tab le  p er f o r m an ce   w h ich   lo w e r   th a n   1 0 0   s ec o n d s   a n d   s tr en g th e n   th e   s tate m e n t   th at  T ak ag i - S u g en o   w ill r ed u c th co m p u ta tio n al  b u r d en   a n d   p r o d u ce   f aster   r esp o n s [ 1 7 ].           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   I J R A Vo l.  7 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 8 :   1     7   6     Fig u r 6 : Si m u li n k   ti m r esp o n s f o r   w ater   ta n k   s y s te m     Fig u r 7 : E r r o r   r ed u ctio n   o f   wate r   tan k   s y s te m   af ter   i m p le m e n ti n g   t h f u zz y   l o g ic         ( a)         ( b )   Fig u r 8 : E x p er i m e n tal  r es u lts   f o r   w ater   ta n k   s y s te m ; ( a)   W ith o u t F u zz y   lo g ic  co n tr o ller   an d   ( b )   W ith   Fu zz y   lo g ic  co n tr o ller .       T ab le  2 .   P er f o r m a n ce   co m p ar i s o n   o f   w ater   ta n k   s y s te m     S i mu l a t i o n   R e sp o n se   Ex p e r i me n t a l   r e sp o n se   H e i g h t ,   c m   S e t t l i n g   T i me ,   s   H e i g h t ,   c m   S e t t l i n g   T i me ,   s   W i t h o u t   F u z z y   1 9 . 5 4   1   1 7 . 2 7 - 1 8 . 1 6   2 2 9   W i t h   F u z z y   L o g i c   1 8 . 5 - 20   11   1 8 . 4 - 2 0 . 0 5   59       0 10 20 30 40 50 60 70 0 5 10 15 20 25 T i m e ( s e c o n d s ) W a t e r   l e v e l   ( h e i g h t ) T i m e   S e r i e s :   W a t e r   L e v e l   ( h e i g h t )     W i t h o u t   F u z z y   L o g i c W i t h   f u z z y   l o g i c 0 10 20 30 40 50 60 70 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 T i m e   ( s e c o n d s ) E r r o r   r e d u c t i o n   o f   W a t e r   T a n k   L e v e l   ( H e i g h t ) T i m e   S e r i e s   P l o t : E r r o r   r e d u c t i o n   o f   W a t e r   T a n k   L e v e l   ( H e i g h t ) 0 50 100 150 200 250 15 20 25 30 35 40 45 50 55 T i m e   ( s e c o n d s ) R e a l   t i m e   W a t e r   T a n k   L e v e l   ( H e i g h t ) T i m e   S e r i e s   P l o t : R e a l   t i m e   W a t e r   T a n k   L e v e l   ( H e i g h t )     W i t h o u t   F u z z y   L o g i c 0 50 100 150 200 250 15 20 25 30 35 40 45 50 T i m e   ( s e c o n d s ) R e a l   t i m e   W a t e r   T a n k   L e v e l   ( H e i g h t ) T i m e   S e r i e s   P l o t : R e a l   t i m e   W a t e r   T a n k   L e v e l   ( H e i g h t )     W i t h   F u z z y   L o g i c Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R A   I SS N:  2089 - 4856       F u z z Ta ka g i - S u g e n o   Meth o d   in   Micr o co n tr o ller   B a s ed   W a t er Ta n k     ( N u r   Ma i s a r a h   Mo h d   S o b r a n )   7   4.   CO NCLU SI O N     T h is   p ap er   d is cu s s ed   ab o u t   th p er f o r m a n ce   o f   t h T ak ag i - Su g en o F u zz l y   lo g ic  co n tr o lle r   in   w ater   tan k   s y s te m .   T h m at h e m ati ca m o d ellin g   w a s   d ev elo p ed   an d   s i m u late  b y   u s in g   M A T L A B /SIM U L I N K   s o f t w ar en v ir o n m e n an d   co m o u w it h   g o o d   r esu lts   f o r   “w it h o u co n tr o ller   co n d it io n ”  b u a m p lit u d r ip p le   o cc u r   in   “w it h   co n tr o ller ”.   W d ev elo p   th w a ter   ta n k   b ased   f o llo w ed   t h p ar a m eter   in   m o d elli n g .   E x p er i m e n tal  p r o ce d u r w a s   d o n in   m ea s u r in g   th p er f o r m an ce   o f   t h p r o to ty p o f   w a ter   tan k   s y s te m .   T h e   A r d u io n o   m icr o co n tr o ller   w as   u s ed   an d   f u zz y   C   p r o g r a m m i n g   w a s   e m b ed d ed   in   t h s y s te m .   T h r esu lt s   s h o w   ac ce p tab le  p er f o r m a n ce   i n   te r m   o f   a m p lit u d b u r eq u ir m o r t i m in   r ea c h in g   s tea d y   s tate  r esp o n s e.   Ho w e v er ,   “w it h   f u zz y   lo g ic  c o n tr o ller ”  co n d itio n   o u tp er f o r m   t h “w i th o u f u zz y   lo g ic   co n tr o ller ”  in   p r ac tical   asp ec t.       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h au th o r s   w o u ld   li k to   th an k   to   t h R o b o tics   an d   I n d u s tr ial  A u to m atio n   ( R I A )   r ese ar ch   g r o u p   u n d er   C en ter   o f   R o b o tics   a n d   I n d u s tr ial  Au to m atio n   ( C eRI A ) ,   C en tr e   f o r   R esear ch   an d   I n n o v atio n   Ma n ag e m e n t   ( C R I M)   a n d   Fak u lti   Kej u r u ter aa n   E le k tr ik   o f   Un i v er s iti   T ek n i k al  Ma la y s ia  Me lak f o r   p r o v id in g   eq u ip m e n ts   to   co m p lete  th i s   p r o j ec t.       RE F E R E NC E S     [1 ]   S h a rm a ,   P .   V e rm a   a n d   L .   M a th e w ,   De si g n   a n   in telli g e n c o n tro l ler  f o a   p ro c e ss   c o n tro sy st e m In ter n a t io n a l   Co n fer e n c e   o n   In n o v a ti o n   a n d   Ch a ll e n g e s in   Cy b e S e c u rity ( ICICCS - INBUS H) ,   N o id a ,   2 0 1 6 ,   p p .   2 1 7 - 2 2 3 .   [2 ]   X iao m in g   Zu o ,   L iq u id   lev e c o n tro l   o f   w a ter  tan k   s y ste m   b a se d   o n   im p ro v e d   p o ly c lo n a se lec ti o n   a lg o rit h m   a n d   RBF   n e tw o rk ,   2 n d   I n ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   C o mp u ter   En g in e e rin g   a n d   T e c h n o l o g y ,   Ch e n g d u ,   2 0 1 0 ,   p p .   V 2 : 5 2 8 - 5 3 2 .   [3 ]   J.  W e i,   In telli g e n Bu il d i n g   Co n tro o f   W a ter  Tan k   Ba s e d   o n   F u z z y   T h e o r y ,   2 0 1 0   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   In telli g e n Co m p u t a ti o n   T e c h n o lo g y   a n d   A u t o ma ti o n .   Ch a n g sh a .   2 0 1 0 5 4 9 - 5 5 2 .   [4 ]   C.   Ka n c h a n a ,   T .   Ja y a w e e ra ,   S .   Ja y a sin g h e ,   D.  Ja y a wa rd a n a   a n d   N.  W ick r a m a ra c h c h i,   In telli g e n W a ter   M a n a g e m e n S y ste m   w it h   Re m o te  A c c e ss   a n d   M o n it o r in g ,   2 0 1 3   1 st  In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   Arti fi c ia l   In telli g e n c e ,   M o d e ll i n g   a n d   S imu l a ti o n .   K o ta Kin a b a l u .   2 0 1 3 ,   p p .   2 3 - 2 8 .   [5 ]   M e n g   Qin g so n g ,   W a n g   Qi  a n d   W e Ho n g li n g ,   De sig n   o f   f u z z y   c o n tro ll e f o li q u id   lev e c o n tro l   s y ste m   b a se d   o n   M AT LAB/RT W ,   Pro c e e d in g o 2 0 1 3   2 n d   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   M e a su re me n t,   In f o rm a ti o n   a n d   C o n tr o l Ha rb in .   2 0 1 3 ,   p p .   1 0 9 0 - 1 0 9 4 .   [6 ]   Y.  Zh a o ,   Re se a rc h   o n   A p p li c a ti o n   o f   F u z z y   P ID  Co n tro l ler  in   T w o - Co n tain e W a ter  T a n k   S y ste m   Co n tro l”,  2 0 1 0   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   M a c h in e   Vi si o n   a n d   H u ma n - ma c h i n e   In ter fa c e ,   Ka if e n g .   Ch in a .   2 0 1 0 ,   p p .   6 7 9 - 6 8 2 .   [7 ]   X u   X iao d o n g ,   F u   M e n g y in ,   De n g   Zh ih o n g   a n d   X u   W e n y a n ,   A p p li c a ti o n   o f   n e u ra n e tw o rk   p re d ictio n   in   p r o c e ss   c o n tro l”,  IEE E   Co n fer e n c e   An th o lo g y ,   C h in a ,   2 0 1 3 ,   p p . 1 - 4.   [8 ]   L .   Ce r v a n tes   a n d   O.  Ca stil lo ,   In telli g e n c o n tr o o f   th e   th re e - tan k   w a ter   lev e l   w it h   a   t y p e - 2   f u z z y   g ra n u lar   a p p ro a c h ”,   W o rld   A u t o ma t io n   Co n g re ss   2 0 1 2 ,   P u e rto   V a ll a rta.  M e x ico ,   2 0 1 2 ,   p p . 1 - 6.   [9 ]   D.  S .   Bh a n d a re   a n d   N.  R.   Ku lk a rn i,   P e rf o rm a n c e s   e v a lu a ti o n   a n d   c o m p a riso n   o f   P ID  c o n tro ll e a n d   f u z z y   lo g ic   c o n tro ll e f o p ro c e ss   li q u id   lev e c o n tro l”,  1 5 th   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   Co n t ro l,   A u to m a ti o n   a n d   S y ste ms   ( ICCAS ) Bu sa n .   2 0 1 5 ,   p p . 1 3 4 7 - 1 3 5 2 .   [1 0 ]   X .   F a n g ,   T .   S h e n   a n d   X .   F e n g ,   T h e   Ba n g - B a n g   Co n tro o f   W a te T a n k   S y ste m   Ba s e d   o n   F u z z y   De c isio n ,   Nin th   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   Hy b rid   In tell ig e n t   S y ste ms .   S h e n y a n g .   2 0 0 9 ,   p p .   1 2 7 - 1 3 1 .   [1 1 ]   S i - W u   He ,   Ch a o y in g   L iu ,   Zh e y i n g   S o n g   a n d   Zen g f a n g   W a n g ,   Re a l - ti m e   in telli g e n c o n tro o f   li q u i d   lev e s y ste m   b a se d   o n   M CG S   a n d   M A TL A B ,   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   M a c h in e   L e a r n in g   a n d   Cy b e rn e ti c s ,   L a n z h o u ,   2 0 1 4 ,   p p . 1 3 1 - 1 3 6 .   [1 2 ]   J.  Vo jt e se k   a n d   P .   Do sta l,   A d a p ti v e   c o n tr o o f   w a ter  lev e in   re a m o d e o f   w a ter  tan k ,   2 0 th   I n ter n a t io n a Co n fer e n c e   o n   Pro c e ss   Co n tro ( PC) .   S tr b sk e   P les o ,   2 0 1 5 ,   p p .   3 0 8 - 3 1 3 .   [1 3 ]   N.  A p h iratsa k u n ,   W .   S u v it tay a k u a n d   K.  S a i n g a m ,   A w a ter  l e v e p ro c e ss   c o n t ro sy ste m   , 1 2 th   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   El e c trica En g in e e rin g /E lec tro n ics ,   Co m p u ter ,   T e lec o mm u n ica ti o n a n d   In f o rm a ti o n   T e c h n o l o g y   ( ECT I - CON) Hu a Hin .   2 0 1 5 ,   p p . 1 - 5.   [1 4 ]   S .   C.   P ra tam a ,   E.   S u sa n to   a n d   A .   S .   W ib o w o ,   De sig n   a n d   imp lem e n tatio n   o f   w a ter  l e v e c o n tro u si n g   g a in   sc h e d u li n g   P ID  b a c k   c a lcu latio n   in teg ra to A n ti   W in d u p I n t e rn a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   Co n t ro l,   El e c tro n ics ,   Ren e wa b le E n e rg y   a n d   Co mm u n i c a ti o n s ( ICCER EC) .   Ba n d u n g .   2 0 1 6 ,   p p .   1 0 1 - 1 0 4 .   [1 5 ]   S .   Kriv ić,  M .   H u jd u r,   A .   M rz ić  a n d   S .   Ko n ji c ij a .   De s ig n   a n d   i m p le m e n tatio n   o f   f u z z y   c o n tro ll e o n   e m b e d d e d   c o m p u ter  f o wa ter  lev e c o n tr o l”,  Pro c e e d i n g o t h e   3 5 th   I n ter n a ti o n a C o n v e n t io n   M IPR O .   Op a ti ja.  2 0 1 2 ,   p p . 1 7 4 7 - 1 7 5 1 .   [1 6 ]   P .   Ku m a r,   S .   S P a th a n   a n d   B.   M a sh il k a r.   L iq u id   L e v e Co n tr o u sin g   P ID  Co n tro l ler   Ba se d   o n   L a b V iew   a n d   M AT LAB  so f t w a r e ,   Pre c e e d in g   Co n fer e n c e   a t   IJ ER T ,   Vo l u m e   3 ,   2 0 1 4 ,   p p .   1 1 1 - 1 1 4 .   [1 7 ]   M ich a e Ne g n e v it s k y .   Arti fi c ia In telli g e n c e   g u i d e   to   In telli g e n S y ste ms .   S e c o n d   E d it i o n .   En g lan d A d d iso n - W e sle y .   2 0 0 5 :1 1 2 - 14.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.