Dialog LXXIII: Traction Control

gaudeamus igitur!

karenanya marilah kita bergembira!

hari ini (10 april 10) wisuda di itb. cukup melihat kemacetan, orang bertoga, lalu menyadari hari ini hari wisuda. tidak perlu berkeliling kampus untuk melihat kegembiraan para wisudawan beserta keharuan keluarga mereka. kampus sepi bergembira. kontras sangat dengan yang di dalam sini. dadaku. yang telah beberapa bulan membangun ketenangan menuju wisuda yang masih lama lagi, disuntik pertanyaan: kapan giliranku?

atau ingat? istilah yang kamu buat pada oktober: 'saat sebagian yang lain berada di puncak kebahagiaan, sebagian yang lain berada di palung kesedihan terdalam' ^_^

err... mungkin itu sih ada faktor lain. tapi kontrasnya suasana ini membuat kampus serasa... asing, seperti underland -_-.

well kenapa tidak ikut saja bergembira bersama yang sedang hajat?

iya sih, mungkin untuk wisudaan selanjutnya harus siap-siap untuk bersenang-senang -_-. untuk saat ini mungkin lebih penting untuk menuliskan yang lebih penting. tulisan di bawah ini adalah rangkuman dari studi literatur internet (ada ya?) mengenai traction control, khususnya traction control pada mobil formula 1. ini adalah bagian dari tugas kelompok kuliah kontrol otomatik. dalam tugas ini tiap kelompok diharuskan untuk mengambil salah satu contoh sistem kontrol, menurunkan persamaan dinamik nya, menguji responnya, mensimulasikannya, dan sebagainya. kelompok saya berencana untuk memilih topik tentang traction control, karenanya saya mulai mencari-cari informasi tentang traction control, dari internet saja tentunya -_-.

traction control

traction sendiri artinya adalah kemungkinan suatu mobil untuk berakselerasi. setiap kali pedal gas diinjak, mesin memberikan torka (gaya rotasi) pada ban belakang (dan ban depan, kalau 4 wd). saat torka terlalu tinggi pada ban belakang, atau kecepatan rotasi ban belakang lebih tinggi dari ban depan karena kondisi-kondisi tertentu, ban akan kehilangan grip dan mengalami slip. akibatnya, akselerasi mobil berkurang.

tunggu, kenapa bisa slip?

hmm gini, mobil bisa jalan karena ada gesekan dengan jalan kan?

yup.

dan kalau jalanan licin, gesekan kecil, ban cenderung slip kan?

iya.

torka yang didapatkan ban dari putaran mesin memberikan gaya pada jalan dan jalan memberikan gaya gesek yang berlawanan arah dengan gaya pada ban sehingga menghasilkan resultan gaya yang berlawanan arah dengan arah putar ban. jika torka jauh lebih besar dari gaya gesekan jalan, maka ban akan cenderung berputar di tempat dan tidak menghasilkan resultan gaya dengan gaya gesek jalan ke arah depan mobil.

jadi analoginya, kalau jalanan licin, maka kita jalannya harus pelan-pelan kan?

kira-kira seperti itu. ada juga rumus buat menghitung slip roda nya (dirumuskan oleh society of automotive engineer, disingkat jadi 'sae' -_-):traction control membatasi putaran ban belakang sehingga akselerasi mobil dapat dioptimalkan, artinya menjaga agar torka tidak menghasilkan gaya yang lebih besar dari gaya gesek. hal ini dilakukan dengan mengukur putaran ban belakang (biasanya dengan semacam sensor optik) dan membandingkannya dengan kecepatan mobil yang diukur dengan mengukur putaran ban depan ataupun menggunakan tabung pitot di depan mobil (biasanya pada formula 1). output dari pengukuran diproses pada electronic control unit (ecu). jika selisih kecepatan ban belakang dengan kecepatan mobil mencapai nilai tertentu, controller akan memberikan perintah untuk mengurangi daya untuk ban belakang sehingga kecepatan putarnya berkurang. hal tersebut dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain: memperlambat atau mematikan nyalaan busi pada satu atau beberapa silinder mesin, mengurangi pasokan bahan bakar untuk satu atau beberapa silinder mesin, mengerem salah satu atau beberapa ban, mematikan throttle, jika mobil menggunakan throttle drive by wire (elektrik). suatu traction control mungkin menggunakan salah satu atau lebih dari satu metoda di atas.

hmm jadi intinya input dari sistem traction control ini kecepatan ban belakang dan outputnya bisa berbagai macam.

output aktuatornya yang bermacam-macam. inputnya juga sebenarnya bukan ban belakang, tapi ban yang diberi torka langsung dari mesin. kalau kasusnya mobil rear wheel drive kayak kebanyakan mobil suv, roda yang diputar mesin yang belakang. kalau sedan kebanyakan roda depannya (front wheel drive). kalau jip empat rodanya diputar mesin (four wheel drive). dan untuk kasus yang berbeda, nampaknya bukan hanya kecepatan roda yang diukur untuk menghitung slip. pada akhirnya, output yang dihasilkan memang adalah nilai slip roda yang diinginkan agar kendaraan tetap stabil.

kayaknya cocok juga buat dijadiin tugas besar kontrol otomatik.

terlalu rumit. beberapa paper yang saya temukan melibatkan fuzzy logic dalam traction control, ilmu yang belum dipelajari di kuliah tersebut. ada satu paper yang nampaknya hanya menggunakan model matematis dan pid control. namun model matematisnya ribet -_-. vehicle dynamic model, engine dynamic model, driver model, semuanya tidak diturunkan sendiri oleh pembuat paper, mereka mengambil dari model yang telah tersedia. kebayang pinternya orang yang nurunin modelnya. pingin liat model matematisnya?

belum termasuk model persamaan controlnya. total ada 17 persamaan. parameter-parameter yang terlibat dalam model dijelaskan dalam paper tersebut.

wow -_-.

selain itu, untuk kasus berbeda, pemodelannya pun berbeda. output dan control untuk kasus saat mobil berjalan lurus pada permukaan grid (licin-datar-licin-datar berurutan) akan berbeda dengan pemodelan untuk mobil yang berbelok pada jalanan yang licin. salah satu paper yang saya baca hanya bisa memodelkan untuk 3 kasus yang berbeda. namun hasilnya sudah bagus menurut saya. ini hasil pemodelan untuk mobil yang berbelok pada jalanan licin dengan traction control yang menggunakan integrasi antara brake control dan throttle control. pada pemodelan ini, slip dijaga agar tetap di bawan 0,2 dan jenis kendaraan yang dimodelkan adalah mobil front wheel drive dan four wheel drive.
grafik paling atas adalah simulasi input dari sudut kemudi (setir) yang digunakan pada model mobil yang berbelok ini. empat grafik ditengah menunjukkan output-output yang diamati dari pemodelan kasus ini yang terdiri dari yaw rate (kecepatan simpangan mobil, derajat/detik), slip rate (nilai slip, untuk roda kiri, kanan, depan, dan belakang), sudut slip (dalam derajat), dan lateral acceleration (akselerasi menyamping, meter/detik kuadrat). grafik paling bawah adalah trayek pergerakan mobil saat membelok.

teknologi yang menarik nampaknya. ini bisa jadi stability control pada mobil. bisa membantu meminimalisir potensi kecelakaan (bikin orang lebih berani ngebut -_-).

iya sih -_- tapi safety first lah. traction control sudah diimplementasikan di mobil komersial, khususnya yang diproduksi di eropa, seperti ford, mercedes, volvo, dll. tapi namanya mungkin beda-beda, tidak disebut traction control. misalkan kalau bmw menyebutnya dynamic stability control.
untuk mobil formula one sendiri penggunaan traction control sudah dilarang oleh fia sejak 2008. bikin pembalapnya kurang 'nyekil' katanya -_-. di formula one, traction control dipakai agar mobil lebih terarah dan stabil saat melewati tikungan. mobil formula one bisa lebih berat dari mobil biasa dan kecepatannya nyampe ratusan mph. traction control bisa jadi solusi untuk menghindari kecelakaan di belokan sekaligus bisa lebih cepat melewatinya. traction control juga bisa lebih merawat ban karena slip jadi lebih terkontrol.
sayangnya ketua kelompok ganti topik karena sulit mencari penurunan rumusnya katanya -_-. lemah! saya aja nemu. tapi kalaupun menemukan rumusnya, tetap ganti topik adalah keputusan yang tepat -_-.

tapi tetep menarik buat dipost di blog ^_^ semoga bisa sedikit menambah wawasan.

tolong betulkan juga kalau ada yang keliru -_-.

referensi:
song, j. dan boo, k. performance evaluation of traction control system, 2004. proc. instn mech. engrs vol. 218 part d: j. automobile engineering
speakman, p. j. dan wang, j. automotive traction control system, 2007. university of liverpool motorsport
http://www.securitydriver.com

sumber gambar:
http://hdabob.com
http://www.automotive-illustrations.com
http://images.drive.com.au/