SIMULASI SISTEM KENDALI KONSENTRASI DISSOLVED OXYGEN BERDASARKAN KOEFISIEN TRANSFER MASSA (kLa) NANOBUBBLE MENGGUNAKAN PID DALAM SISTEM AKUAKULTUR UDANG

Sofia, - (2024) SIMULASI SISTEM KENDALI KONSENTRASI DISSOLVED OXYGEN BERDASARKAN KOEFISIEN TRANSFER MASSA (kLa) NANOBUBBLE MENGGUNAKAN PID DALAM SISTEM AKUAKULTUR UDANG. S1 thesis, Universitas Pendidikan Indonesia.

	Text S_FIS_2000142_Title.pdf Download (698kB)
	Text S_FIS_2000142_Chapter1.pdf Download (84kB)
	Text S_FIS_2000142_Chapter2.pdf Restricted to Staf Perpustakaan Download (886kB) | Request a copy
	Text S_FIS_2000142_Chapter3.pdf Download (410kB)
	Text S_FIS_2000142_Chapter4.pdf Restricted to Staf Perpustakaan Download (860kB) | Request a copy
	Text S_FIS_2000142_Chapter5.pdf Download (71kB)
	Text S_FIS_2000142_Appendix.pdf Restricted to Staf Perpustakaan Download (355kB) | Request a copy

Abstract

Konsentrasi DO dalam sumber air alami seringkali tidak cukup untuk mendukung akuakultur dengan kepadatan tinggi sehingga dipergunakan aerasi buatan. Nanobubble dianggap sebagai metode aerasi baru yang lebih efektif karena kemampuan stabilitasnya. Penelitian ini berfokus pada simulasi model dinamis konsentrasi DO menggunakan nanobubble berdasarkan koefisien transfer massa (kLa) dan diaplikasikan pada akuakultur udang dengan menggunakan pengendali PID. Dengan membandingkan efektivitas aerasi menggunakan oksigen dengan udara atmosfer dalam aerasi, hasilnya menunjukkan bahwa nanobubble menggunakan oksigen secara signifikan meningkatkan konsentrasi DO lebih cepat dan dapat mempertahankan kadar yang lebih tinggi dibandingkan dengan udara atmosfer. Nilai kLa yang didapatkan berdasarkan data konsentrasi DO adalah 0,37 s⁻¹ untuk oksigen dan 0,07 s⁻¹ untuk udara, menunjukkan efisiensi yang lebih tinggi pada nanobubble oksigen. Nilai kLa ditentukan menggunakan metode logaritmik konsentrasi DO dari waktu ke waktu, yang divalidasi dengan tingkat akurasi tinggi (R² = 0,94 untuk oksigen dan R² = 0,97 untuk udara). Tingkat akurasi model yang tinggi ini menunjukkan keandalan nilai kLa yang diperoleh. Model dinamis sistem kendali DO dikembangkan lalu disimulasikan menggunakan MATLAB Simulink. Parameter pengendali PID tune untuk mencapai karakteristik respons optimal, menghasilkan nilai PID berikut: Kp=14,49, Ki=0,22, Kd=163,20 dan koefisien filter N=0,433. Analisis root locus menunjukkan stabilitas sistem, karena pole berada pada real axis negatif dari s-plane, dengan asimtot pada sudut ±90° dan ±270°, memastikan ketahanan terhadap perubahan gain. Sistem ini menunjukkan kinerja yang lebih baik dengan tingkat DO yang stabil. The oxygen supply in natural water sources is often insufficient to support high-density aquaculture, hence artificial aeration is utilized. Nanobubbles are considered a new, more effective aeration method due to their stability. This study focuses on simulating a dynamic DO concentration control system using nanobubbles, based on the mass transfer coefficient (kLa) using a PID controller. By comparing the effectiveness of aeration using oxygen injection and atmospheric air, the results show that nanobubbles with oxygen injection significantly increased DO concentration more rapidly and maintained higher levels compared to atmospheric air. The determined kLa values are 0.37s⁻¹ for oxygen and 0.07s⁻¹ for air, indicating higher efficiency for oxygen nanobubbles. The kLa values are determined using a logarithmic method of DO concentration over time, validated with high accuracy (R² = 0.94 for oxygen and R² = 0.80 for air). This high model accuracy underscores the reliability of the obtained kLa values. A dynamic model of the DO control system was developed and simulated using MATLAB Simulink. The PID controller parameters are tuned to achieve optimal response characteristics, with the following values: Kp=14,49, Ki=0,22, Kd=163,20, and a filter coefficient N = 0.43. Root locus analysis indicates system stability, as the poles located on the negative real axis of the s-plane, with asymptotes at ±90° and ±270°, ensuring robustness against gain changes. This system demonstrates improved performance with stable DO levels, supporting better shrimp health and growth.

Item Type:	Thesis (S1)
Additional Information:	https://scholar.google.com/citations?hl=en&view_op=list_works&gmla=AC6lMd_KYbipRisHtDeRg8Zdd64c_mM3I6aHAVTPdMyu72zjQ2P9L15KQq4Pi0bLVuAoB760ZItadHoT7fk0Tw&user=IAW9hz4AAAAJ ID SINTA Dosen Pembimbing: Ahmad Aminudin: 6002113 Indra Sakti: 6766296
Uncontrolled Keywords:	konsentrasi DO, koefisien transfer massa, akuakultur, PID, root locus, stabilitas sistem DO concentration, transfer mass coefficient, aquaculture, PID, root locus, system stability
Subjects:	Q Science > Q Science (General) Q Science > QC Physics
Divisions:	Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam > Jurusan Pendidikan Fisika > Program Studi Fisika (non kependidikan)
Depositing User:	Sofia
Date Deposited:	11 Sep 2024 08:34
Last Modified:	11 Sep 2024 08:34
URI:	http://repository.upi.edu/id/eprint/124178

Actions (login required)

View Item