Deteksi kerusakan berbasis getaran untuk helikopter komposit blade rotor utama

ABSTRAK

Karya ini menyajikan hasil eksperimen dari dua teknik deteksi kerusakan berdasarkan sifat modal, dengan aplikasi pada ukuran penuh helikopter komposit blade rotor utama.Metode pendeteksian kerusakan yang digunakan dalam penelitian ini adalah koordinat kriteria modal jaminan (COMAC) dan metode energi regangan modal, yang masing-masing berdasarkan perbandingan mode getaran dan pada perbandingan energi regangan modal balok. Parameter modal diperoleh dengan analisis modal eksperimental dan kerusakan diperkenalkan artifisial pada pisau dengan melampirkan massa kecil untuk itu, mengubah sifat global dengan cara ini. Akhirnya, hasil eksperimen untuk teknik deteksi kerusakan ditunjukkan untuk kedua metodologi, dan komentar tentang sensitivitas dan metode dibahas.

1. Perkenalan

Ada banyak kemungkinan aplikasi untuk memantau sistem, karena struktur apapun dapat dipantau untuk menghindari kegagalan. Dari semua aplikasi, industri pesawat rotor adalah salah satu yang lebih termotivasi – pisau dari rotor helikopter adalah elemen struktural yang sangat penting, mereka adalah struktur balok-seperti yang sangat panjang yang menjalani kondisi beban yang berbeda dan gaya aerodinamika pada bagian yang berbeda dari itu. Kegagalan pada pisau komposit dapat mengakibatkan hilangnya kinerja atau bahkan malapetaka, sehingga pemantauan konstan struktur semacam ini sangat penting. Untuk pisau komposit, kegagalan ini dapat termasuk, namun tidak terbatas pada, dampak kerusakan[1], matriks retak [2], delaminasi [3] dan pisau ketidakseimbangan [4].

Tujuan dari sistem pemantauan adalah untuk terus memantau struktur selama masa lengkap, mampu mendeteksi, menemukan, mengukur dan bahkan memperkirakan hidup-waktu sisa dari komponen akibat kerusakan atau masalah hadir dalam satu atau beberapa lokasi. Banyak tantangan muncul dalam merancang sebuah sistem yang kuat dan efisien semacam ini – cara mendeteksi perubahan, bagaimana mengidentifikasi mereka dan yang jenis kerusakan atau masalah yang akan terdeteksi – semua ini memainkan peran penting dalam menentukan jaringan sensor dan arsitektur sistem untuk digunakan.

Dari sekian banyak jenis monitoring dan deteksi kerusakan metode, yang didasarkan pada sistem properti modal telah dipelajari untuk waktu yang lama [5-7]. Teknik ini bergantung pada fakta bahwa perubahan lokal dalam sistem dapat mempengaruhi

sifat modal dengan cara global. Teknik-teknik modal biasanya membandingkan sifat modal dari sistem dasar (diperoleh dari percobaan atau simulasi) dengan sistem mungkin rusak dan mencoba untuk mengidentifikasi dan menemukan perubahan atau kegagalan.

Makalah ini menyajikan pengujian modal eksperimental dari sebuah helikopter komposit blade rotor utama dan penerapannya dalam deteksi kerusakan dan sistem pemantauan konteks.

2. Metode Modal untuk pemantauan

2.1. Pemantauan bentuk modus berdasarkan

Metode berdasarkan bentuk modus menggunakan mode struktural atau perubahan modus bentuk [8] antara dasar sistem (murni) dan sistem dimonitor sebagai cara untuk melacak perilaku dan / atau kerusakan atipikal. Sebuah cara sederhana untuk mengidentifikasi dan perubahan sistem koordinat kriteria modal jaminan (COMAC) [9,10]. Metode ini dikenal kurang peka terhadap retak [11] tetapi tetap dapat menjadi indikator yang baik dari perubahan sistem yang mempengaruhi bentuk modus langsung. Perumusan COMAC ditunjukkan di bawah ini:

dimana f adalah vektor modal, yang superscripts 0 dan d berhubungan dengan baseline dan sistem dimonitor, masing-masing, dan subskrip k dan r merupakan titik pengukuran k dan modus r, sedangkan n adalah jumlah mode dipertimbangkan. Nilai COMAC yang dihitung mulai dari 0 (korelasi terendah) ke 1 (korelasi tertinggi).

2.2. Metode energi regangan modal

Metode energi regangan, dikembangkan di [12] telah dikenakan banyak penelitian, yang telah menyebabkan pengembangan lebih lanjut dari algoritma dan indeks kerusakan indikator. Metode ini memperhitungkan perubahan energi regangan dalam berkas Euler- Bernoulli. Lentur modal regangan energi U _{B, r} dapat diperoleh dengan integrasi modus kelengkungan squared lebih panjang L nya:

dimana f ⁰⁰ adalah turunan spasial kedua modus getaran f dan EI adalah kekakuan lentur balok dan dapat bervariasi sepanjang sumbu balok x.

Cara yang paling umum menghitung turunan spasial f adalah dengan menggunakan formulasi perbedaan utama:

dengan d mewakili jarak antara titik pengukuran dan subscript el mewakili energi regangan dalam sebuah elemen dengan panjang d.

Didasarkan pada beberapa asumsi, indeks kerusakan dapat dibuat dengan menggunakan formulasi energi regangan ini. Indeks kerusakan yang digunakan dalam karya ini berasal dari [13], di mana perkiraan dibuat berdasarkan asumsi bahwa hanya ada perubahan kuantitas energi pada lokasi yang rusak dan bahwa energi secara keseluruhan akan tetap sama.Dengan cara ini, indikator kerusakan berikut untuk mode tertentu diperoleh:

Setelah itu, penjumlahan dilakukan untuk semua mode dipertimbangkan dan indikator kerusakan kemudian dinormalisasi (5).

di mana m _b adalah nilai mean dan s _b standar deviasi, yang merupakan akar kuadrat dari varians dari unsur-unsur.

Sebuah pernyataan penting pada indikator kerusakan ini adalah bahwa hal itu jauh lebih sensitif dibandingkan indikator kerusakan lainnya. Karena tidak termasuk integral dari bentuk modus kelengkungan seluruh balok, nilai-nilai yang lebih kecil dibandingkan dalam fraksi. Sensitivitas tinggi dapat menyebabkan deteksi kerusakan kecil, tapi pada saat yang sama, itu berarti bahwa indeks lebih rentan terhadap data yang bising.

helikopter Composite blade rotor utama yang digunakan untuk analisis modal eksperimental.

3. analisis modal Eksperimental dari helikopter komposit blade rotor utama

Helikopter utama blade rotor (MRB) diselidiki dalam karya ini milik PZL SW-3 Sokol helikopter [14]. D-spar pisau terbuat dari keliling fiber glass, inti terdiri dari Nomex honeycomb mengisi dan kulit terbuat dari plastik yang diperkuat serat gelas (GFRP). Rentang pisau adalah sekitar 7 m dan panjang chord bervariasi sepanjang rentang. Gambar. 1 menunjukkan pisau komposit. Wilayah hitam di mana tepi terkemuka terletak, dan trailing edge adalah pada bagian atas.

Analisis modal eksperimental dilakukan untuk memperoleh sifat modal pisau ini dalam kondisi non-rotating. Pisau diskors dengan dua tali elastis untuk mendapatkan kondisi batas bebas-bebas. Meskipun kondisi menjepit idealnya akan lebih memadai untuk tes pisau, karena lebih baik mewakili kondisi pisau yang sebenarnya ketika di  ] GIF $ DT) 2.gi ([.

fungsi respon frekuensi (a) dan koherensi (b) dari kekuatan diukur ke titik yang dipilih dalam z (lentur) arah.

Pengukuran poin pada blade rotor utama – poin dilingkari (10, 17, 22, 29, 40, 47) mewakili pengukuran percepatan pada arah y, dan titik merah mewakili (titik mengemudi) titik eksitasi. Posisi massa digunakan untuk deteksi kerusakan juga ditampilkan. (Untuk interpretasi referensi untuk warna dalam legenda angka ini, pembaca disebut versi web artikel.)

helikopter, semacam ini kondisi batas sangat sulit untuk mencapai untuk benda uji ukurannya. Di sisi lain, untuk menjamin kondisi batas bebas-bebas dengan tali elastis, salah satu harus memastikan bahwa kekakuan tali tidak substansial mempengaruhi sifat dinamis dari sistem dalam rentang frekuensi yang diinginkan.

Cut-off frekuensi untuk percobaan adalah 8-110 Hz dan itu ditentukan dengan menggunakan tes dampak. Penting untuk dicatat bahwa modus lentur pertama dari pisau (sekitar 4 Hz) tidak termasuk. Mode ini disajikan kualitas rendah, mungkin karena pengaruh kondisi batas, dan karena itu dikeluarkan dari analisis. Ini bukan masalah besar, karena karakterisasi modal lengkap bukanlah tujuan utama dari studi ini. Buruknya kualitas mode ini bisa lebih baik disimpulkan dari Gambar. 2, yang menunjukkan fungsi respon frekuensi (FRF) dan koherensi dari titik pengukuran yang dipilih pada arah z. Hal ini jelas bahwa nilai koherensi rendah untuk mode di 4 Hz.

Setelah diverifikasi kondisi batas dan memutuskan bandwidth, pisau itu diinstrumentasi dengan accelerometers dan pengocok electrodynamic digunakan untuk merangsang sistem pada lokasi yang tetap. Akselerasi diukur pada total 55 poin dan transduser kekuatan digunakan untuk mengukur kekuatan eksitasi yang diberikan oleh shaker. Gambar. 3 menunjukkan blade rotor utama dengan semua titik pengukuran, mengemudi titik dan sistem koordinat. Dari 55 accelerometers, 49 percepatan diukur dalam arah z, untuk menangkap beamwise dan dinamika torsi, sementara enam accelerometers lainnya diukur percepatan dalam arah y untuk mengidentifikasi dinamika di-pesawat. Selain itu, massa sekitar 300 g melekat pada satu lokasi untuk mensimulasikan unbalance mass pada pisau dan menjalankan percobaan kedua dilakukan untuk kasus itu.

• LMS SCADAS III dengan 64 saluran pengukuran dan dua saluran output.
• PC dengan software LMS Test.Lab 11A.
• 55 PCB 333B30
• PCB 086C03 dampak palu.
• PCB 208C03 kepala impedansi.

Akhirnya, PolyMAX metode identifikasi frekuensi domain [15], yang didasarkan pada kuadrat fit, digunakan untuk mengidentifikasi mode getaran pisau helikopter.

4. Deteksi Kerusakan dan lokalisasi

Untuk memverifikasi metode modal disajikan, hasil eksperimen dari analisis modal yang digunakan. Ini termasuk pisau murni sebagai model dasar dan hasil dari sistem dengan massa ditambahkan digunakan sebagai kumpulan data yang rusak. Sebagai tujuan utama, sensitivitas dan efektivitas dua metode deteksi modal diselidiki.

Setelah mengidentifikasi mode getaran, metode COMAC dapat langsung diterapkan dari Persamaan. (1), dan kemudian dinormalkan menggunakan prosedur yang sama dengan yang ditampilkan di (5). Indikator yang dihasilkan harus nol atau mendekati nol di mana tidak ada perubahan sistem, dan nilai-nilai yang tinggi harus menunjukkan adanya sistem ketidakseimbangan.

perkiraan Beam berdasarkan titik pengukuran dan menambahkan lokasi massa (merah). Setiap balok diwakili oleh salah satu garis hitam. (Untuk interpretasi referensi untuk warna dalam legenda angka ini, pembaca disebut versi web artikel.)

deteksi eksperimental menggunakan COMAC dan algoritma energi regangan – aplikasi untuk sebuah helikopter blade rotor utama. (a) deteksi eksperimental menggunakan indeks kerusakan COMAC. (b) deteksi eksperimental menggunakan indeks kerusakan energi regangan. (Untuk interpretasi referensi untuk warna dalam kalimat ini, pembaca disebut versi web artikel.)

Untuk energi regangan modal, garis sensor dibagi dalam tiga balok terpisah untuk perhitungan. Garis bawah sensor dekat tepi terkemuka (lihat Gambar. 3) digunakan sebagai baris pertama, baris pertengahan sensor dapat digunakan untuk mewakili dinamika balok untuk gerakan di-pesawat dan garis atas pada pisau, dekat trailing edge, dapat digunakan sebagai balok lentur kedua, dan juga untuk memperhitungkan mode torsional. Gambar. 4 menunjukkan lokasi massa tambah serta tiga garis balok.

Prosedur deteksi dilakukan untuk hasil eksperimen yang diperoleh dari pisau, dan indeks dihitung dan ditunjukkan pada Gambar. 5, dengan lokasi massa yang ditunjukkan dengan warna merah.

Maka hasilnya dapat dianalisis. Pertama-tama, kedua metode menunjukkan puncak mendeteksi perkiraan posisi ketidakseimbangan massa. Amplitudo dan akurasi puncak, serta jumlah suara (dan puncak positif palsu) hadir pada sisa pisau harus berhubungan dengan sensitivitas dan ketahanan metode.

Untuk teknik COMAC, hasil percobaan menunjukkan jumlah yang wajar dari kebisingan tanpa puncak tajam langsung mewakili positif palsu, sedangkan modal metode energi regangan adalah ribut dari COMAC, tetapi juga lebih sensitif (menunjukkan tinggi nilai indeks kerusakan) dan tetap itu masih dapat menemukan di mana massa tambah berada. Selain itu, metode energi regangan modal lebih tepat dalam menemukan di mana perubahan sistem terjadi, dengan COMAC menunjukkan pergeseran di puncak.

5. Kesimpulan dan komentar

Pekerjaan yang dilakukan sejauh menunjukkan identifikasi eksperimental dan dua metode deteksi kerusakan berbasis modal untuk helikopter komposit blade rotor utama.Karakteristik pisau helikopter telah disajikan dan analisis modal eksperimental dilakukan untuk mengidentifikasi mode getaran pisau. Kemudian, dua metode monitoring berbasis modal, COMAC dan energi regangan modal, diperkenalkan dan diterapkan untuk kondisi eksperimental menggunakan massa sebagai unbalance untuk mensimulasikan kerusakan dan perbandingan dilakukan antara kasus yang diteliti.

Ketika menganalisis metode deteksi berbasis modal yang disajikan, beberapa karakteristik mereka dapat dipahami dan disimpulkan. Kedua metodologi mampu mendeteksi lokasi perubahan sistem, tetapi dengan beberapa pernyataan penting. Pertama-tama, indikator kerusakan COMAC terbukti kurang sensitif dibandingkan teknik energi regangan, namun tetap dengan hasil yang wajar, meskipun indeks kerusakan tidak mendeteksi lokasi yang tepat dari massa tambah. Energi modal regangan

Ucapan Terima Kasih

 

Penelitian ini dilakukan dalam rangka proyek ” IMESCON ” (FP7-ORANG-2010-ITN GA Nr. 264.672) dan ” WiBRATE ” (FP7-ICT-2011-7, GA 289041). Fa’bio Luis Marques dos Santos, penulis pertama makalah ini, diselenggarakan oleh LMS International (sekarang Siemens Industri Software NV) sebagai Tahap Peneliti Pada awal ” IMESCON ” proyek.Para penulis dari karya ini mengucapkan terima kasih Komisi Eropa untuk mendukung.

formulasi menggunakan banyak pendekatan untuk menghitung indeks kerusakan akhir, tapi masih tersedia kemungkinan deteksi yang baik dan sensitivitas.

Karya masa termasuk penggunaan berbagai jenis sensor, seperti pengukur regangan atau Fiber Bragg Grating (GDP) sensor, untuk langsung mengukur mode regangan yang akan digunakan dalam formulasi energi regangan. Metode yang lebih tepat yang mendekati mode regangan dari mode perpindahan juga merupakan bagian dari rencana masa depan untuk lebih memahami hubungan regangan-perpindahan untuk struktur komposit kompleks ini.

 

Pemodelan dinamis dan aktif Vibration Control dari Fleksibel Beam: A Review

Abstract

Tulisan ini membahas tentang studi getaran aktif kontrol dari balok yang fleksibel dengan menggunakan bahan cerdas. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui apa yang telah dikembangkan oleh para peneliti dalam beberapa tahun terakhir dan penelitian sebelumnya mengenai kontrol getaran aktif. Teknik berbeda yang digunakan oleh masing-masing peneliti sangat penting dalam kontribusi mengendalikan getaran. Semua temuan dirangkum sesuai dengan strategi pemodelan dan jenis controller dapat digunakan untuk mengontrol getaran dengan membuktikan efisiensi setiap strategi berdasarkan hasil dari literatur.

Indeks Term– kontrol getaran aktif, balok fleksibel, struktur pemodelan, pemodelan balok.

1. Pendahuluan

Getaran adalah fenomena mekanik yang osilasi terjadi sekitar titik keseimbangan dan juga terjadi ketika mekanisme mekanik dipindahkan sengaja dan tidak sengaja.Getaran yang tidak diinginkan dapat menyebabkan kerusakan pada struktur atau degradasi ke sistem “s kinerja [1]. Struktur pesawat selalu cenderung dipengaruhi oleh angin, pasukan dan getaran selama bepergian di ruang angkasa. Dampak getaran tinggi akan mempengaruhi stabilitas pesawat dan akurasi selama bepergian. Jangka panjang dari paparan getaran akan menyebabkan kerusakan struktur dan akan berisiko untuk kesehatan manusia “dalam operasi ruang angkasa [2]. Dalam rangka untuk mengurangi atau menghilangkan efek getaran dalam struktur mekanik, beberapa pendekatan telah dikembangkan seperti getaran pasif dan teknik getaran aktif. Kontrol getaran pasif biasanya telah menambahkan berat badan seperti peredam untuk mengurangi getaran. Ia bekerja dengan baik pada frekuensi tinggi atau dalam rentang frekuensi sempit tapi telah menambahkan berat ke struktur mekanik [3]. Kontrol getaran aktif (AVC) adalah sebuah konsep di mana getaran dari struktur dikendalikan dengan menerapkan gaya counter untuk struktur yang keluar dari fase tetapi sama dalam amplitudo dengan gaya aslinya. Jadi, dua kekuatan berlawanan akan membatalkan satu sama lain dan getaran akan dihentikan [4]. Hal ini telah menjadi pendekatan yang berguna dalam beberapa tahun terakhir, karena peningkatan getaran kerentanan struktur ringan dengan peningkatan paling mungkin massa [5].

Noor Fadhilah Mat Ros adalah mahasiswa pascasarjana dari Sekolah Teknik Manufaktur, Universiti Malaysia Perlis, Malaysia. (e-mail: noor_fadhilah@ymail.com).

Mohd Sazli Saad adalah dengan Green Design dan Pembuatan Research Group, Center of Excellence Geopolimer dan Teknologi Hijau (CEGeoGTech), dan Sekolah Teknik Manufaktur, Universiti Malaysia Perlis, Kampus Tetap Pauh Putra, 02600 Arau, Perlis, Malaysia bunga Penelitiannya aktif kontrol getaran, identifikasi sistem dan sistem kontrol. (e-mail: sazlisaad@unimap.edu.my).

Intan Zaurah Mat Darus Intan Zaurah Mat Darus, Departemen Sistem Dynamics & Control, Fakultas Teknik Mesin, Universiti Teknologi Malaysia, Johor Bahru, Johor, Malaysia (intan@fkm.utm.my) 

AVC memiliki ringan dibandingkan dengan getaran pasif. Struktur mekanik yang biasanya disertakan dengan sensor dan aktuator yang dioperasikan oleh controller.Struktur pintar seperti bahan piezoelektrik dapat digunakan sebagai aktuator atau sensor. Bahan ini memiliki kemampuan untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik [4]. Selain itu, piezoelektrik telah menerima banyak perhatian dalam kontrol getaran selama tahun-tahun terakhir karena dikonsumsi energi yang rendah, ringan, kepadatan kecil dan bandwidth yang besar [6]. Gambar 1 di bawah ini menunjukkan skema yang mewakili sistem umum AVC dengan komponen utama dalam sistem loop tertutup. Sinar biasanya dijepit pada salah satu ujung balok (kantilever) dan patch piezoelektrik juga terikat dekat akhir tetap balok. Sifat mekanik balok dimensi seperti itu, kepadatan, rasio racun, modulus muda dan massa dipertimbangkan yang terkait erat dengan karakteristik dinamik dari balok.

Dua aktuator piezoelektrik collocated; satu untuk menarik balok dan satu lagi untuk menerapkan gaya kontrol ke balok untuk meredam gangguan datang dari aktuator lainnya. Sebuah sensor piezoelektrik digunakan untuk merasakan defleksi balok ketika balok diterapkan gangguan. Bahan piezoelektrik memiliki karakteristik menghasilkan tegangan listrik, bila diterapkan stres mekanik dan juga dapat menghasilkan stres mekanik atau deformasi bila diterapkan dengan medan listrik. Amplifier biasanya digunakan untuk memperkuat tegangan dari atau ke sistem data akuisisi. Sistem akuisisi data umumnya digunakan untuk antarmuka rig eksperimental dengan sistem komputer yang termasuk software tertentu seperti MATLAB.

Gambar 1. Skema representasi dari sistem loop tertutup dari AVC

Berdasarkan prinsip kerja umum, gangguan aktuator piezoelektrik akan menghasilkan yang tidak diinginkan getaran untuk struktur. Perpindahan dari sinar fleksibel yang terdeteksi oleh sensor ditransmisikan ke sistem kontrol komputer melalui sistem DAQ. Algoritma kontrol dalam sistem kontrol komputer akan menghitung jumlah sinyal kontrol kirim ke piezo kontrol aktuator dan sinyal kontrol perlu diperkuat dengan menggunakan amplifier.Hal ini untuk memastikan bahwa jumlah yang cukup kekuatan memblokir dapat diterapkan untuk membatalkan getaran balok fleksibel.

Makalah ulasan ini disajikan strategi yang berbeda dalam berkas pemodelan dan kontrol aktif menggunakan berbagai jenis pengendali. Semua metode yang disajikan sebagian besar diterapkan pada balok fleksibel dengan berikat piezoelektrik aktuator / sensor dan literatur membuktikan bahwa ia bekerja dengan baik dalam menekan getaran.

(PDE) ditulis dalam hal persamaan beda hingga. Pendekatan yang diterapkan untuk setiap titik interior sehingga perpindahan setiap node adalah terkait dengan nilai-nilai di node lain dalam jaringan terhubung. Sangat mudah untuk program, tetapi tidak cocok untuk masalah dengan geometri yang tidak teratur. Seluruh domain solusi dibagi menjadi elemen hingga kecil. Balok discretized ke dalam jumlah terbatas segmen yang sama-panjang, masing-masing panjang, Δx dan defleksi balok pada akhir setiap segmen sampel pada waktu yang konstan, AT. Persamaan (1) di bawah ini adalah persamaan diferensial parsial (PDE).

1. PEMODELAN DINAMIS BEAM FLEKSIBEL

Modeling adalah proses pengembangan model matematika dari struktur fisik (balok / tanaman) dengan mengambil karakteristik struktur untuk mendapatkan respon yang dinamis, sehingga kontroler dapat dirancang untuk memberikan kinerja yang diinginkan [7]. Di normal teknik proses penyidikan, kompleks fisik system matematis dimodelkan sehingga proses lebih lanjut bisa dengan mudah melaksanakan pada model bukan sistem yang sebenarnya. Hal ini membantu dalam mencapai pemahaman yang lebih jelas dari sistem “s dinamika.

Setelah tes dikonfirmasi sehubungan dengan respon model, dapat dilakukan pada sistem fisik pendekatan yang umum digunakan dalam pemodelan balok fleksibel adalah metode finite element (FEM), Model beda hingga (FDM) dan identifikasi sistem parametrik.

Metode elemen hingga adalah teknik untuk numerik memecahkan persamaan diferensial [8]. Perilaku balok dijelaskan oleh perpindahan dari unsur-unsur dan hukum material. FEM sangat cocok untuk masalah geometri yang kompleks [9]. Elemen yang lebih terbatas, hasil yang lebih akurat yang kita dapatkan [4]. Biasanya pemodelan dimulai dengan elemen balok biasa dan kemudian pemodelan dari elemen balok pintar dengan piezoelektrik pasangan sensor / aktuator [10]. Akhirnya semua elemen dirakit menggunakan analisis FE. Zhang et al. [11], Zoric et al. [12], Alam dan Rahman, [13], Marinaki et al. [14], Jovanovic et al. [15], Qiu et al. [16] dan Arun et al. [17] mengembangkan model balok di FEM berdasarkan balok “s teori mekanik dan prinsip.

Salah satu tujuan dari FEM adalah untuk analisis modal dan berhubungan dengan perilaku dinamika struktur mekanik di bawah dinamika eksitasi [18]. Oveisi dan Nestorovic. [19], Khot et al. [20] dan Fei et al. [6] menemukan bentuk frekuensi dan modus dari balok menggunakan FEM. Model matematika final berasal dari FEM biasanya simulasi di software untuk mendapatkan bentuk frekuensi dan modus balok seperti penelitian yang dilakukan oleh Mirafzal et al. [21] dan Shouwei et al. [22].

Selain itu, FEM dapat digunakan untuk mencari penempatan optimal sensor / aktuator pada permukaan balok [4, 23]. Perjanjian dari literatur jelas membuktikan bahwa hasil terbaik diperoleh ketika patch PZT terikat dekat akhir tetap.

Metode beda hingga (FDM) adalah metode yang seluruh domain solusi dibagi menjadi grid “sel”. Derivatif dalam persamaan diferensial parsial yang mengatur  dimana u (x, t) adalah gaya penggerak diterapkan pada jarak, x, dari ujungnya tetap pada waktu, t, y (x, t) adalah balok “s defleksi di kejauhan, x, dari ujung nya tetap pada waktu, t, μ adalah konstanta balok diwakili oleh μ² = EI / ρA dengan E, I, ρ dan A mewakili muda “s modulus, momen inersia f, kepadatan massa dan luas penampang masing-masing dan m adalah massa balok. Dengan menggunakan orde pertama beda hingga pusat, PDE di (1) menjadi model matematika akhir (2):

dimana U (x, t) adalah n × 1 matriks yang mewakili kekuatan penggerak diterapkan pada balok, Yk, (k = j-1, j, j + 1) adalah n × 1 matriks yang merupakan defleksi beam di segmen 1 untuk n pada waktu langkah k dan S dikenal sebagai matriks kekakuan, yang memberikan karakteristik balok dan λ² = [(Δt²) / (Δx4)]. Perilaku dinamis dari balok dapat disimulasikan menggunakan (2), yang dapat diprogram dalam MATLAB.

Karena kesulitan untuk beragam ukuran sel perbedaan di daerah tertentu, FDM tidak cocok untuk masalah dengan variabel perubahan yang cepat [9]. Mohammed et al. [24] dan Fadil et al. [25] model piring persegi panjang dan balok fleksibel masing-masing menggunakan FDM untuk membuat data getaran untuk mengontrol getaran.Mohamad et al. (2011) [26] yang digunakan FDM untuk model balok menunjukkan bahwa model ini hanya mungkin untuk menerapkan gaya eksitasi lateral yang tetapi tidak momen lentur pada balok. Raju et al. [27] dan Saad dkk. [3] didirikan model dinamik di FDM dengan merumuskan balok dan gerak dalam getaran melintang. Simulasi model biasanya perlu divalidasi untuk memastikan efisiensi model dan biasanya dilakukan dengan membandingkan frekuensi alami yang diekstrak dari simulasi dengan nilai-nilai teoritis [28]. Sebuah simulasi piring fleksibel atau balok melalui FDM mudah untuk menerapkan dan metode telah terbukti efektif dalam menyelidiki perilaku dinamika struktur [1].

Selain menggunakan pemodelan finite, perilaku dinamis dari sistem fisik dapat ditemukan dengan menggunakan identifikasi sistem teknik. T dia model yang paling umum digunakan adalah kotak hitam Model parametrik. Struktur model dan parameter hitam. Kotak benar-benar tidak diketahui dan hanya diperkirakan dari input / output data Tujuan identifikasi parametrik adalah untuk menemukan model yang tepat dari sistem dinamis berdasarkan input dan output data [29]. Ini mengidentifikasi model sistem yang terkait dengan koefisien set parameter. Langkah-langkah dasar dari proses dapat direpresentasikan pada Gambar 1 di bawah ini [30].

Gambar 2. Prosedur identifikasi Parametrik [30]

Tahap pertama adalah mengumpulkan input dan output data dari percobaan. Kemudian, struktur model seperti autoregressive masukan eksogen (ARX) [3,24,2,31,32,33] atau autoregressive moving average masukan eksogen (ARMAX) dipilih [31,32]. Kompleksitas struktur mempengaruhi akurasi model yang dapat mendekati proses nyata [30]. Struktur model terbaik yang dipilih biasanya perlu diperkirakan dengan algoritma untuk mendapatkan parameter dari model. Algoritma estimasi konvensional seperti rekursif least square (RLS) adalah salah satu algoritma yang banyak digunakan [29,33,34,35,36].

Baru-baru ini, karena pengembangan teknik soft computing seperti algoritma evolusioner (EA), estimasi menggunakan EA menjadi populer [24,26,29,36]. Hal ini karena teknik konvensional sering gagal dalam pencarian optimum global jika berlanjut pencarian tidak linear dalam parameter. Sebuah strategi alternatif menggunakan algoritma evolusi bisa memberikan solusi yang lebih baik. Pada tahap akhir, model akhir yang diperoleh perlu diverifikasi dengan metode validasi berarti seperti persegi error, pemetaan input-output, uji korelasi dan lain-lain [30] untuk memastikan bahwa model tersebut akurat dan cukup baik untuk mewakili sistem yang akan dikontrol di fase berikutnya.

Modeling adalah proses penting dalam merancang sebuah sistem kontrol. Apa saja teknik dapat diterapkan tergantung pada pengetahuan tentang sifat dinamis dari tanaman untuk dikendalikan. Setiap teknik memiliki kompleksitas sendiri dan biasanya dipilih berdasarkan kesesuaian tanaman. Model terbaik yang diperoleh akan memberikan banyak kontribusi dalam hal efisiensi controller. Perbandingan dari tiga teknik yang dijelaskan ditunjukkan pada tabel 1.

tabel I

Perbandingan pendekatan pemodelan yang berbeda

Elemen hingga	beda hingga	Sistem
metode	metode	identifikasi
Cocok untuk	Tidak cocok untuk
sederhana dan		Cocok untuk setiap
	luar biasa
kompleks		geometri
	geometri
geometri
Dibutuhkan dalam	Dibutuhkan dalam
pengetahuan tentang	pengetahuan tentang	tidak keseluruhan
teori mekanik	teori mekanik	mekanis
balok di	balok di	teori balok
pemodelan cerdas	pemodelan cerdas	wajib
Balok	balok
Apakah tidak diperlukan	Apakah tidak diperlukan	input yang diperlukan
		dan output data
masukan dan keluaran	masukan dan keluaran
		dari percobaan
Data dari	Data dari
		untuk mengembangkan
percobaan	percobaan
		model
		Dapat terintegrasi
seluruh pemodelan	seluruh pemodelan	dengan FEM dan
Proses tidak bisa	Proses tidak bisa	FDM untuk memperoleh
terintegrasi dengan	terintegrasi dengan	masukan dan keluaran
pendekatan lainnya	pendekatan lainnya	Data dari
		simulasi
Perlu	diferensial parsial	menggunakan persamaan
sensor dipertimbangkan,	Persamaan (PDE) adalah
		model
aktuator dan balok	dipertimbangkan dalam
		Struktur (ARX,
persamaan di	menemukan akhir
		ARMAX) ke
perumusan	matematis
		membangun Model
balok cerdas	model balok

1. GETARAN KONTROL

Kontrol getaran aktif adalah daerah yang menggabungkan teknologi interdisipliner dan sistem AVC khas adalah integrasi komponen mekanik dan elektronik dengan kombinasi kontrol mikroprosesor komputer. Komponen utama dari setiap sistem AVC adalah struktur tanaman yang diterapkan gangguan oleh dan sensor yang dirasakan getaran, controller untuk mengontrol sistem untuk berperilaku dengan cara yang diinginkan, sementara memenuhi satu set spesifikasi kinerja dan aktuator yang menangkal pengaruh gangguan pada struktur [7 ]. Pabrik dan kontroler dua komponen penting dari sistem kontrol. Banyak jenis kontroler yang ditemukan untuk digunakan oleh para peneliti di kontrol getaran balok seperti kontroler konvensional, adaptif dan kuat. Studi umum balok fleksibel ditemukan menggunakan kontroler konvensional seperti PD dan PID [3,4,6,13,20,23,25,33,34].

Penerapan PID kontroler dapat ditemukan di banyak industri seperti minyak dan gas, kimia, makanan dan banyak lagi. Telah terbukti dalam hal keandalan dan ketahanan dalam mengendalikan variabel proses mulai dari suhu, tingkat, tekanan, aliran, PH dan lain-lain. Industri tertarik untuk kontroler PID digunakan karena memiliki biaya rendah, mudah untuk mempertahankan, kesederhanaan dalam struktur kontrol dan mudah dimengerti.

Umum hukum kontrol PID yang dapat ditampilkan sebagai berikut:

∫

(3)

y (t) adalah sinyal kontrol, K p, K i dan K d adalah proporsional, integral dan derivatif keuntungan masing-masing dan e (t) dan E (t) adalah sinyal kesalahan dan turunannya masing-masing. Ketiga keuntungan dapat disetel untuk memberikan kontrol baik untuk aplikasi. Gambar 3 menunjukkan diagram blok untuk prinsip khas PID kontroler.

Penelitian lain diterapkan adaptif atau self-tuning kontroler karena disetel / disesuaikan variasi parameter yang yang terjadi dalam sistem kontrol [1,12,22,34].Kontroler adaptif mampu beradaptasi dengan ketidakpastian kondisi. Gambar 4 menunjukkan pendekatan kontrol adaptif.

Gambar 3. Blok diagram dari kontroler PID

Proporsional tergantung pada perbedaan antara set point dan variabel proses dan yang dikenal sebagai kesalahan. Gain proporsional menentukan rasio respon output sinyal error. Umumnya, meningkatkan gain proporsional akan meningkatkan kecepatan respon sistem kontrol. Namun, jika gain proporsional terlalu besar, variabel proses akan mulai berosilasi. Integral akan merangkum istilah error dari waktu ke waktu. Bahkan jika ada istilah kesalahan kecil, itu akan menyebabkan integral untuk meningkatkan perlahan. Tanggapan terpisahkan akan terus meningkat kecuali kesalahan menjadi nol. Derivatif menyebabkan output menurun jika variabel proses meningkat dengan cepat. Tanggapan derivatif sebanding dengan laju perubahan variabel proses.

Berdasarkan penelitian sebelumnya, menunjukkan bahwa kontroler PID selalu memberikan hasil yang menjanjikan dalam kontrol getaran. Fadil et al. [25] menerapkan kontroler PID umum dan PID disetel oleh algoritma belajar berulang (ILA). PID-ILA memberi kinerja lebih tinggi dari PID umum dalam hal waktu penyelesaian. Rahman dan Alam [13] membuktikan bahwa hasil percobaan diperoleh dengan menggunakan kontroler PID telah menunjukkan efisiensi dan validitas controller. Kumar et al. [4] digunakan kontrol PID sebagai media untuk menekan getaran balok dengan mencari penempatan optimal piezoelektrik sensor / aktuator pada permukaan balok. Beberapa penelitian menemukan bekas PID controller dalam kontrol getaran balok dengan menggunakan beberapa metode tuning untuk membandingkan kinerja untuk setiap metode [1,32].

Gambar 4. Skema Umum kontroler adaptif

Jika kinerja yang diinginkan tidak tercapai, skema adaptasi akan bereaksi dan menyebabkan kontrol adaptif untuk menyetel parameter terus-menerus sampai kinerja puas sesuai dengan kondisi lingkungan. Misalnya, getaran struktur pesawat yang terjadi selama perjalanan di ruang karena kekuatan angin atau faktor-faktor lain, tetapi pasukan mungkin berbeda di lokasi lain atau selama perubahan cuaca.

Itu “sebabnya controller adaptif harus mempertahankan kinerja pengendali sesuai dengan faktor-faktor yang terkait. Wang et al. [33] melaksanakan adaptif geser modus controller dalam berkas fleksibel untuk menangani Model ketidakpastian. Kekokohan controller berhasil menunjukkan dengan efektivitas terjamin mengendalikan getaran ketika massa ditambahkan ke balok fleksibel. Saad dkk. [1] digunakan kontroler adaptif langsung untuk mengurangi sinar getaran dan sejumlah besar pengurangan getaran dicapai selama rentang penuh dari frekuensi sinyal input. Fadil dan Darus [34] juga telah berhasil menerapkan self-tuning PID kontroler untuk menekan getaran balok fleksibel dan menunjukkan bahwa kinerja controller sangat menjanjikan dengan mean square error yang rendah.

Kontroler yang kuat juga ditemukan untuk digunakan dalam AVC balok [19]. Ini dirancang untuk menangani ketidakpastian dan bertujuan untuk mencapai kinerja yang kuat dan stabilitas di hadapan kesalahan pemodelan dibatasi. Informal, kontroler ini dirancang untuk satu set tertentu dari parameter jika hal itu juga akan bekerja dengan baik di bawah satu set yang berbeda dari asumsi. Kontrol yang kuat berkonsentrasi pada timbal balik antara kinerja dan stabilitas di hadapan ketidakpastian dalam model sistem serta masukan eksogen untuk yang dikenakan [7]. Contoh pengendali yang kuat adalah H2, H∞ dan modus sliding. Oveisi dan Nestorovic [19] dirancang AVC balok dan kinerjanya pendekatan ini terbukti efektif dan kuat pada percobaan mengatur di mana mode yang lebih tinggi berlaku dalam dinamika balok cerdas. Sridevi dan Madhavasarma [31] merancang H∞ controller yang meminimalkan getaran struktur dan kinerja dibandingkan dengan kuadrat Gussian (LQG) pengendali linier didasarkan pada pengurangan getaran. Dari hasil, teramati bahwa H∞ kontroler adalah paling cocok untuk proses struktural cerdas.

Omidi dan Mahmudi [35] dirancang H∞ dimodifikasi umpan balik posisi positif (HMPPF) dan H∞ dimodifikasi umpan balik kecepatan (HMPVF) pengendali positif sebagai dua kontroler inovatif untuk pengurangan getaran aktif dalam struktur collocated fleksibel. Amplitudo getaran kecepatan dengan menggunakan pendekatan HMPVF berkurang lebih dari perpindahan, yang membuat kontroler ini lebih efektif untuk tujuan pencegahan kegagalan kelelahan.

Setelah merancang controller, perlu dioptimalkan selama operasi. Kontroler optimasi atau tuning penting untuk menemukan parameter kontroler terbaik untuk mengontrol getaran. Optimasi menggunakan algoritma evolusioner (EA) telah menerima perhatian yang tak terhitung jumlahnya untuk mencapai respon yang lebih baik di kontrol. Evolusi algoritma (EA) adalah stochastic pencarian dan optimasi metode berdasarkan prinsip evolusi alam dan telah menerima banyak perhatian. EA beroperasi pada populasi solusi potensial dengan menerapkan prinsip survival of the fittest untuk menghasilkan perkiraan berturut-turut lebih baik untuk solusi.

EA mampu menemukan solusi optimal dalam ruang pencarian global dibandingkan dengan metode konvensional. Zoric et al. [12] penawaran dengan AVC balok pintar menggunakan optimasi partikel swarm (PSO) di self-tuning fuzzy logic kontroler. Hal ini ditemukan bahwa PSO mengarah ke penekanan getaran yang lebih baik.Saad dkk. [32] membuktikan bahwa kinerja PID disetel oleh evolusi diferensial (DE) dan algoritma genetika (GA) menawarkan respon yang lebih baik dibandingkan dengan metode tuning yang konvensional (Ziegler Nichols) dalam mengoptimalkan dan tuning parameter pengontrol. Raju et al. [27] dipekerjakan PSO dan GA untuk mengoptimalkan kontroler fuzzy dan hasil menunjukkan bahwa PSO ditekan getaran lebih baik dari GA. Fadil dan Darus, [34] digunakan PSO untuk tune PID dan PD controller dan dibandingkan dengan algoritma belajar berulang (ILA). Di antara 3 controller, (PID-PSO, PD-PSO, PID-ILA), PD-PSO ditemukan untuk menjadi yang terbaik dengan terendah berarti kesalahan persegi. Dalam penelitian lain, tabu algoritma optimasi koloni semut diimplementasikan di kontroler untuk menekan getaran balok fleksibel dan hasil menunjukkan performa yang hebat dari algoritma yang diusulkan [26,34].

Dari tiga jenis kontroler dijelaskan sebelumnya, dapat dikatakan bahwa kontroler konvensional lebih sederhana dari yang lain. Hal ini umumnya ditemukan untuk digunakan dalam berbagai aplikasi karena kinerjanya. Namun, kontrol adaptif lebih baik untuk digunakan dalam sistem kontrol yang parameter tidak diketahui, tidak pasti dan perlahan-lahan bervariasi, seperti memelihara diinginkan kinerja di bawah perubahan kondisi. Selain itu, termasuk teknik identifikasi sistem real-time yang terintegrasi dengan algoritma kontrol. Hal ini untuk memperbarui parameter model plant berdasarkan input dan output data, menggunakan model diperbarui untuk menghitung satu set baru parameter controller, dan kemudian menghitung output kontrol berikutnya [7]. Sedangkan metode kontrol pengendali yang kuat dapat diterapkan untuk mengukur kinerja perubahan dari sistem kontrol dengan mengubah parameter sistem. Hal ini sangat cocok dikembangkan jika sistem kurangnya ketahanan dari sistem mekanik karena dinamika termodelkan dan gangguan eksternal.

Kadang-kadang kompleksitas hukum kontrol dapat mempengaruhi keakuratan sistem “s kinerja. Namun, optimasi juga memainkan peran penting dalam memastikan sistem kontrol berkinerja baik. Meskipun controller yang digunakan adalah tipe sederhana, tetapi jika algoritma optimasi yang dipilih mampu menemukan solusi optimal yang efektif untuk controller, maka sistem akan bekerja dengan baik.

KESIMPULAN

Makalah ini disajikan tinjauan literatur mengenai tentang kontrol vibrasi aktif balok. Tujuan dari makalah ini adalah untuk merangkum studi sebelumnya dan untuk menarik para peneliti atau insinyur untuk terlibat studi dan pengembangan AVC dalam bidang apapun mengenai penerapannya. Konsep AVC secara singkat dibenarkan berdasarkan metodologi yang berbeda dari pemodelan balok dan mengendalikan getaran. Metode yang disajikan dalam makalah ini secara luas diterapkan AVC balok fleksibel dan membuktikan bahwa metode yang sangat bekerja dengan baik dalam penindasan getaran.

UCAPAN TERIMA KASIH

Para penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada Universitas Malaysia Perlis untuk menyediakan fasilitas untuk melakukan penelitian ini. Penelitian ini didanai oleh Departemen Pendidikan Malaysia melalui Penelitian Fundamental Hibah No. FRGS 9003-00451.

REFERENSI

MS Saad, H.Jamaluddin, dan IZM Darus, “Getaran Active

Pengendalian Fleksibel Beam Menggunakan Differential Evolution

Optimisation, “di Dunia Akademi Sains dan Teknologi, (2012), hlm. 419-426.

D.Wu, L.Huang, B.Pan, Y.Wang, dan S.Wu, “Studi Eksperimental

Dan Simulasi Numerik Aktif Vibration Control of A Highly

Fleksibel Beam Menggunakan piezoelectric Cerdas Material, “Aerospace Sains dan Teknologi, vol. 37, (2014), hlm. 10-19.

MS Saad, H. Jamaluddin, dan IZM Darus, “Getaran Active

Pengendalian Fleksibel Beam Sistem Menggunakan Proporsional Kontrol

Skema Dalam terbatas Perbedaan Simulasi Platform, “di Fourth Konferensi Internasional tentang Modeling, Simulasi dan Terapan

Optimasi, (2011), pp.1-5 ..

S.Kumar, R.Srivastava dan RKSrivastava, “Active Vibration Control Smart Piezo Cantilever Beam Menggunakan PID Kontroler”, International Jurnal Penelitian Teknik dan Teknologi, vol. 3, (2014), hlm. 392-399.

1. Nestorović, N. Durrani, dan M. Trajkov, “Model Eksperimental

Identifikasi dan Getaran Kontrol Smart Cantilever Beam

Menggunakan piezoelectric Actuators dan Sensor, “Journal of Electroceramics, vol. 29, (2012), hlm. 42-55.

J.Fei, Y.Fang, dan C.Yan, “The Studi Banding Vibration Control Struktur Fleksibel Menggunakan Smart Materials,” Matematika Masalah Teknik, (2010).

R.Alkhatib dan MFGolnaraghi, “Active Struktural Vibration Control: A Review,” Shock The dan Getaran Digest, vol. 35 (2003), hlm. 367-383.

USDixit, metode elemen hingga untuk insinyur. Singapura: Cengage Learning Asia 2009.

RC Baker, Sebuah Panduan Pengantar untuk Finite Element anlysis. 2004.

PKTripathi dan KVGangadharan, “Desain dan Implementasi Active Vibration Control Dalam Struktur Cerdas,” International Journal Penelitian dan Ulasan di Mechatronic Desain dan Simulasi, vol. 2, (2012), hlm. 92-98.

J.Zhang, L.He, dan E.Wang, “getaran kontrol Active struktur cerdas piezoelektrik,” Journal of Komputer, vol. 5, (2010), hlm. 401-409.

	International Journal of Engineering & Technology IJET-IJENS Vol: 15 No: 05			17
[12]	ND Zoric, AM Simonovic, ZS Mitrovic, SN Stupar, AM		Jurnal Smart Sensing dan Sistem Cerdas, vol. 3, (2010),
	Obradovic, dan NS Lukic, “Gratis Vibration Control Smart		pp.655-671.
	Balok komposit Menggunakan Particle Swarm Optimized Self Tuning	[32]	MS Saad, H. Jamaluddin, dan IZM Darus, “Getaran Active
	Fuzzy Logic Controller, “Journal of Sound Vibration, vol. 333,		Pengendalian A Fleksibel Beam Menggunakan Sistem Identifikasi dan
	(2014), pp.5244-5268.		Kontroler Tuning Dengan Evolutionary Algorithm, “Journal of Getaran
[13]	MN Alam dan NU Rahman, “Active Vibration Control dari		dan Pengendalian, (2013).
	Piezoelektrik Beam Menggunakan PID Controller: Studi Eksperimental, “	[33]	RL Wang, H. Gu, dan G. Lagu, “dari Fleksibel Beam Menggunakan
	Latin American Journal of Struktur Padat, vol. 9, (2010) pp. 657-		Piezoceramic Sensor dan Actuator: Sebuah Studi Eksperimental, “(2014).
	673.	[34]	MA Fadil dan IZM Darus, “Algoritma Evolusioner Untuk Diri
[14]	M.Marinaki, Y.Marinakis, dan GE Stavroulakis, “Getaran		Tuning Active Getaran Pengendalian Fleksibel Beam, “di Australia
	Pengendalian Balok Dengan piezoelectric Sensor Dan Aktuator Menggunakan		Kontrol Conference, (2013), hlm. 104-108.
	Particle Swarm Optimization, “Sistem Pakar dengan Aplikasi, vol.	[35]	E. Omidi dan SN Mahmudi, “Getaran Pengendalian collocated
	38, (2011), hlm. 6872-6883.		Struktur cerdas Menggunakan H∞ Modified Positif Posisi dan Velocity
[15]	MM Jovanović, AM Simonovic, ND Zoric, NS Lukic, SN		Umpan balik, “Journal of Getaran dan Pengendalian,(2014).
	Stupar, dan SS Ilic, “Studi Eksperimental Pada Getaran Aktif

Pengendalian Smart Komposit Beam Menggunakan PID Controller, “Pintar

Bahan dan Struktur, vol. 22, (2013).

428. Qiu, X. Zhang, dan C.Ye, “Getaran Suppression dari Fleksibel piezoelectric Beam Menggunakan BP Neural Network Controller,”ActaMechanica Solida Sinica, vol. 25, (2012), hlm. 417-428.

PP Arun, B.Ananthakrishnan dan, KVGangadharan, “Studi tentang

Pemodelan dan Prototyping dari Real Time Keluaran Masukan Pengendali Untuk Kontrol Aktif Individu Serta Beberapa

Mode dominan Lentur Getaran Dalam Sistem Cerdas, ”

Jurnal Getaran dan Pengendalian 2014.

P.Lengvarský, J.Bocko, dan M.Hagara, “Analisis Modal dari Titan Cantilever Beam Menggunakan ANSYS dan SolidWorks,” AmerikaJurnal Teknik Mesin, vol.1, (2013), hlm. 271-275.

A.Oveisi dan T.Nestorović, “Robust Mixed H2 / H∞ Aktif Getaran Pengendali Dalam Attenuation Smart Beam,” Facta Universitatis,vol. 12, (2014), hlm. 235-249.

S.Khot, NP Yelve, R. Tomar, S.Desai, dan S.Vittal, “Active

Getaran Pengendalian Cantilever Beam Dengan Menggunakan Keluaran Berdasarkan PID

Feedback Controller, “Journal of Getaran dan Pengendalian, vol. 18, (2012), hlm. 366-372.

SH Mirafzal, AM Khorasani, dan AH Ghasemi, “Mengoptimalkan

Waktu tunda Masukan Untuk Active Getaran Kontrol Cantilever sebuah

Beam Menggunakan Algoritma Genetika, “Journal of Getaran dan Kontrol 2015.

G.Shouwei, G.Zhiyuan, S.Yong, Y.Jincong, Z.Xiaojin “Kinerja

Analisis dan Perbandingan FXLMS dan Algoritma FULMS Untuk

Struktur aktif Vibration Control, “di Konferensi Internasional Muka Kontrol Komputer, vol.1, (2010), hlm. 197-201.

D.Chhabra, K.Narwal, dan P.Singh, “Desain dan Analisis piezoelectric Cerdas Beam Untuk Active Vibration Control,”

International Journal of Muka Riset dan Teknologi, vol. 1,

(2012), hlm. 1-5.

FYMohammed, YYMohammed, dan HAHussein, “Sistem Identifikasi-Non Linear Sistem Menggunakan Algoritma Genetik untuk

Pengembangan Active Algoritma Kontrol Getaran, “Al-Mansour Journal, vol. 18, (2012).

MA Fadil, NAJalil, dan IZM Darus, “Cerdas PID Kontroler

Menggunakan Algoritma Belajar Iteratif Untuk Getaran Pengendali aktif Fleksibel Beam, “di IEEE Simposium Komputer dan Informatika, (2013), hlm. 80-85.

1. Mohamad, MO Tokhi, dan M. Omar, “Continuous Ant Colony

Optimisation Untuk Active Getaran Pengendalian Fleksibel Beam

Struktur, “IEEE Inernational Konferensi Mekatronika, (2011), pp.803-808.

V.Raju, D.Maheswari, dan SKPatnaik, “Active Getaran Kontrol Piezo digerakkan Cantilever Beam Menggunakan PSO,” dalamConference Elektronik dan Ilmu Komputer, pp.1-5 2012.

NAJalil, IZMDarus dan M.Mohamad, “Neuro-Juzzy Identifikasi Struktur Fleksibel Beam,” Konferensi Kontrol, Sistem dan Informatika Industri, (2012), pp.185-190.

IZM Darus dan MOTokhi, “Parametric dan Non-Parametrik Identifikasi dari Dua Struktur Fleksibel Dimensi,” Journal of Low Frequency, Kebisingan dan Getaran dari Kontrol Aktif , vol.

25, (2006), pp.119-143

JB Lennert Anderson, Ulf Johnsson, Karl Henrik Johanson, “Sebuah manual untuk identifikasi sistem,” 2000.

M.Sridevi dan P.Madhavasarma, “Model Identifikasi dan Smart Struktur Vibration Control Menggunakan H∞ controller,” Internation

152905-4848-IJET-IJENS © Oktober 2015 IJENS

 

KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA (K3)

DEFINISI

Kesehatan, Keselamatan dan keamanan kerja biasa disingkat K3 adalah suatu upaya guna memperkembangkan kerja sama, saling pengertian, dan partisipasi efektif dari pengusaha atau pengurus dan tenaga kerja dalam tempat-tempat kerja untuk melaksanakan tugas dan kewajiban bersama dibidang Kesehatan, Keselamatan dan Keamanan Kerja dalam rangka melancarkan usaha berproduksi. Melalui pelaksanaan Kesehatan, Keselamatan dan Keamanan Kerja ini diharapkan tercipta tempat kerja yang aman, sehat, bebas dari pencermaran lingkungan sehingga dapat mengurangi atau terbebas dari kecelakaan kerja dan penyakit akibat kerja. Jadi, pelaksanaan Kesehatan, Keselamatan dan Keamanan Kerja dapat meningkatkan efisiensi dan produktivitas kerja.

Berdasarkan pengertian Kesehatan, Keselamatan dan Keamanan Kerja diatas, kita dapat menarik kesimpulan mengenai peran K3. Peran K3 ini, antara lain sebagai berikut :

1. Setiap tenaga kerja berhak mendapat perlindungan atas keselamatannya, dalam melakukan pekerjaan untuk kesejahteraan hidup dan meningkatkan produksi serta produktivitas nasional.
2. Stiap orang yang berada di tempat kerja perlu terjamin keselamatannya
3. Setiap sumber produksi perlu dipakai dan dipergunakan secara aman dan efisien.
4. Untuk mengurangi biaya perusahaan jika terjadi kecelakaan kerja dan penyakit akibat hubungan kerja, karena sebelumnya sudah ada tindakan antisipatif dari perusahaan.

Kesehatan, Keselamatan dan Keamanan Kerja atau K3 ini dibuat tentu mempunyai tujuan. Tujuan dibuatnya K3 secara tersirat tertera dalam UU No. 1 Tahun 1970 tentang Keselamatan Kerja, tepatnya BAB III tentang syarat-syarat K3, yaitu :

1. Mencegah dan mengurangi kecelakaan
2. Mencegah, mengurangi dan memandamkan kebakaran
3. Mencegah dan mengurahi bahaya peledakan
4. Memberi kesempatan atau jalan menyelamatkan diri pada waktu kebakaran atau kejadian-kejadian lain yang berbahaya
5. Memberi pertolongan pada kecelakaan
6. Memberi alat-alat perlindungan diri pada para pekerja
7. Mencegah dan mengendalikan timbul atau meyebarluasnya suhu, kelembapan, debu, kotoran, asap, gas, uap, hembudan angin, cuaca, sinar atau radiasi, suara dan getaran
8. Mencegah dan mengendalikan timbulnya penyakit akibat kerja, baik fisik maupun psikis, peracunan, infeksi, dan penularan.
9. Memperoleh penerangan yang cukup dan sesuai
10. Menyelenggarakan suhu dan kelembaban udara yang baik
11. Menyelenggarakan penyegaran udara yang cukup
12. Memelihara kebersihan, kesehatan, dan ketertipan
13. Memperoleh keserasian antara tenaga kerja, alat kerja, lingkungan, cara dan proses kerjanya.
14. Mengamankan dan memperlancar pengangkutan orang, binatang, tanaman atau barang
15. Mengamankan dan memelihara segala jenis bangunan
16. Mencegah terkena aliran listrik yang berbahaya
17. Menyesuaikan dan menyempurnakan pengamanan pada pekerjaan yang bahaya kecelakaannya menjadi bertambah tinggi.

Jadi, berdasarkan syart-syarat keselamatan kerja diatas, dapat disimpulkan bahwa tujuan K3, antara lain sbb :

1. Untuk mencapai derajat kesehatan kerja yang setinggi-tingginya, baik buruh, petani, nelayan, pegawai negeri, maupun pekerja-pekerja bebas.
2. Untuk mencegah dan memberantas penyakit dan kecelakaan-kecelakaan akibat kerja, memelihara dan meningkatkan kesehatan, mempertinggi efisiensi dan daya produkltivitas kerja, serta meningkatkan kegairahan dan kenikmatan kerja.

Di Indonesia K3 sudah ada sejak pemerintahan colonial Belanda. Pada tahun 1908 parlemen Belanda memberlakukan K3 di Hindia Belanda yang ditandai denganpenerbitan Veiligheids Reglement Staatsblad No. 406 tahun 1910. Kemudian pemerintah Kolonial Belanda menerbitkan beberapa produk hokum yang memberikan perlindungan bagi keselamatan dan kesehatan kerja yang diatur secara terpisah berdasarkan masing-masing sector ekonomi.

Karena pemerintahan Indonesia pada awal kemerdekaan masih dalam masa peralihan, maka aspek K3 belum menjadi isu strategis dan menjadi bagian dari masalah kemanusiaan dan keadilan. Selain itu, roda ekonomi nasional baru mulai dirintis oleh pemerintah dan swasta nasional.

K3 baru diperhatikan sekitar tahun 1970 seiring dengan semakin ramainya investasi modal dan mengapdosian teknologi industry nasional (manufaktur). Alhirnya pemerintah melakukan regulasi dalam bidang ketenagakerjaan termasuk pengaturan masalah K3, yang dituangkan dalam UU No. 1 Tahun 1970 tentang Keselamtan Kerja.

PENGENALAN BAHAYA PADA AREA KERJA

Bila ditinjau dari awal perkembangan usaha keselamatan kerja diperusahaan/industri, manusia menganggap bahwa kecelakaan terjadi karena musibah, namun sebenarnya setiap kecelakaan disebabkan oleh salah satu faktor sebagai berikut, baik secara sendirisendiri atau bersama-sama, yaitu:

Tindakan tidak aman dari manusia itu sendiri (unsafe act)

1. terburu-buru atau tergesa-gesa dalam melakukan pekerjaan.
2. Tidak menggunakan pelindung diri yang disediakan.
3. Sengaja melanggar peraturan keselamatan yang diwajibkan.
4. Berkelakar/bergurau dalam bekerja dan sebagainya.

KEADAAN TIDAK AMAN DARI LINGKUNGAN KERJA   (UNSAFE CONDITION)

1. Mesin-mesin yang rusak tidak diberi pengamanan, kontruksi kurang aman, bising dan alat-alat kerja yang kurang baik dan rusak.
2. Lingkungan kerja yang tidak aman bagi manusia (becek atau licin, ventilasi atau pertukaran udara , bising atau suara-suara keras, suhu tempat kerja, tata ruang kerja/ kebersihan dan lain-lain)

APAKAH KECELAKAAN DAPAT DICEGAH?

Akhirnya timbul pertanyaan apakah kecelakaan yang merugikan itu dapat dicegah? Pada prinsipnya setiap kecelakaan dapat diusahakan untuk dicegah karena:

1. Setiap kecelakaan pasti ada sebabnya.
2. Bilamana sebab-sebab kecelakaan itu dapat kita hilangkan maka kecelakaan dapat dicegah.

BAGAIMANA MENGATASI LINGKUNGAN LINGKUNGAN YANG TIDAK AMAN?

1. Dihilangkan, sumber-sumber bahaya atau keadaan tidak aman tersebut agar tidak lagi menimbulkan bahaya, misalnya alat-alat yang rusak diganti atau diperbaiki.
2. Dieleminir/diisolir, sumber bahaya masih tetap ada, tetapi diisolasi agar tidak lagi menimbulkan bahaya, misalnya bagian-bagian yang berputar pada mesin diberi tutup/pelindung atau menyediakan alat-alat keselamatan kerja.
3. Dikendalikan, sumber bahaya tidak aman dikendalikan secara teknis, misalnya memasang safety valve pada bejana-bejana tekanan tinggi, memasang alat-alat control dsb.

Untuk mengetahui adanya unsafe condition harus dilakukan pengawasan yang seksama terhadap lingkungan kerja.

PAKAIAN PENGAMAN

Syarat-syarat pakaian perlindungan atau pengamanan

1. Pakaian kerja harus dapat melindungi pekerja terhadap bahaya yang mungkin ada.
2. Pakaian kerja harus seragam mungkin dan juga ketidaknyamanannya harus yang paling minim.
3. Kalau bentuknya tidak menarik, paling tidak harus dapat diterima.
4. Pakaian kerja harus tidak mengakibatkan bahaya lain, misalnya lengan yang terlalu lepas atau ada kain yang lepas yang sangat mungkin termakan mesin.
5. Bahan pakaiannya harus mempunyai derajat resistensi yang cukup untuk panas dan suhu kain sintesis (nilon, dll) yang dapat meleleh oleh suhu tinggi seharusnya tidak dipakai.
6. Pakaian kerja harus dirancang untuk menghindari partikelpartikel panas terkait di celana, masuk di kantong atau terselip di lipatan-lipatan pakaian.
7. Overall katun memenuhi semua persyaratan yang disebutkan di atas dan karenanya overall katun adalah yang paling banyak digunakan sebagai pakaian kerja.
8. Dasi, cincin dan jam tangan merupakan barang-barang yang mempunyai kemungkinan besar menimbulkan bahaya karena mereka itu dapat dimakan mesin, dan akan menyebabkan kecelakaan jika para pekerja tetap memakainya. Jam tangan dan cincin menambah masalah pada bahan kimia dan panas dengan berhenti menghilangkan bahaya.

HAL-HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN DALAM MENGGUNAKAN PAKAIAN KERJA

1. Kenakan pakaian yang tahan terhadap api, tertutup rapat, dan berkancingkan.
2. Kenakan katun atau wol dan sebagainya guna menghindari bahan buatan yang mudah terbakar baik baju atas maupun baju bawah.
3. Baju yang longgar dan tidak berkancing atau t-shirt atau p berdasi, sabuk dapat dengan mudah mengait putaran mesin.
4. Kancing harus ditutupi bahan penutup untuk mencegah kerusakan permukaan ketika bekerja di atas tonggak atau penyangga dan sebagainya.

PAKAIAN KERJA

1. Pilihlah pakaian kerja yang kuat dan betul–betul cocok sehingga merasa senang dalam pekerjaan. Hindari pakaian dengan ikat pinggang, gesper dan kancing yang menonjol yang dapat menyebabkan kerusakan pada kendaraaan pada waktu bekerja.
2. Sebagai tindakan keamanan terhadap luka atau terbakar, kulit harus selalu tertutup, kecuali terpaksa benar.
3. Jagalah pakaian Anda agar selalu bersih waktu bekerja, sebab oli dan kotoran pada pakaian Anda akan mengotori kendaraan

SEPATU KERJA

Pililah alas kaki yang kuat untuk bekerja. Adalah berbahaya memakai sandal atau alas kaki yang mudah tergelincir dan karenanya jangan dipakai. Sandal dan sejenisnya lebih memungkinkan pemakaianya terluka karena kejatuhan benda. Dianjurkan memakai sepatu boot atau sepatu yang mempunyai sol yang tidak licin serta berkulit keras.

SARUNG TANGAN

Pada waktu mengangkat benda – benda berat atau memindahkan pipa buang yang panas dan sejenisnya dianjurkan memakai sarung tangan, walaupun tidak ada suatu peraturan khusus yang mengatur cara pemakaiannya untuk pekerjaan pemeliharaan biasa. Terutama pada waktu mengebor dan menggerinda serta pekerjaan di kamar mesin dengan mesin hidup, memungkinkan timbulnya bahaya tersangkutnya sarung tangan pada bagian yang berputar. Karena itu dalam hal seperti ini sarung tangan jangan dipakai.

Alat-alat pelindung anggota badan

Badan kita terdiri dari beberapa bagian, semuanya itu harus terlindung diwaktu melaksanakan pekerjaan. Alat-alat pelindung bagian adalah sbb:

 Alat pelindung mata,

Mata harus terlindung dari panas, sinar yang menyilaukan dan juga dari debu.

Alat pelindung kepala

Topi atau helm adalah alat pelindung kepala bila bekerja pada bagian yang berputar, misalnya bor atau waktu sedang mengelas, hal ini untuk menjaga rambut terlilit oleh putaran bor atau rambut terkena percikan api.

Alat pelindung telinga

Untuk melindungi telinga dari gemuruhnya mesin yang sangat bising juga penahan bising dari letupan-letupan.

Alat pelindung hidung,

Adalah alat pelindung hidung dari kemungkinan terhisapnya gas-gas beracun.

Alat pelindung tangan

Alat ini terbuat dari berbagai macam bahan disesuaikan dengan kebutuhannya, antara lain:

1. a)      Sarung tangan kain, digunakan untuk memperkuat pegangan supaya tidak meleset.
2. b)      Sarung tangan asbes, digunakan terutama untuk melindungin tangan terhadap bahaya panas.
3. c)      Sarung tangan kulit, digunakan untuk melindungi tangan dari benda-benda tajam pada saat mengangkat suatu barang.
4. d)     arung tangan karet, digunakan pada waktu pekerjaan pelapisan logam, seperti vernikel, vercrhoom dsb. Hal ini untuk mencegah tangan dari bahaya pembakaran asam atau kepedasan cairan.

Alat pelindung kaki

 untuk menghindarkan tusukan benda tajam atau terbakar oleh zat kimia. Terdapat dua jenis sepatu yaitu pengaman yang bentuknya seperti halnya sepatu biasa hanya dibagian ujungnya dilapisi dengan baja dan sepatu karet digunakan untuk menginjak permukaan yang licin, sehingga pekerja tidak terpeleset dan jatuh.

Alat pelindung badan,

Alat ini terbuat dari kulit sehingga memungkinkan pakaian biasa atau badan terhindar dari percikan api, terutama pada waktu menempa dan mengelas. Lengan baju jangan digulung, sebab lengan baju yang panjang akan melindungi tangan dari sinar api.