Fuzzy Controller Type-2 Berbasis Metode Cycle-to-Cycle untuk Restorasi Swing Phase Gait dengan Functional Electrical Stimulation

Agung D., Hendi Wicaksono (2009) Fuzzy Controller Type-2 Berbasis Metode Cycle-to-Cycle untuk Restorasi Swing Phase Gait dengan Functional Electrical Stimulation. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 2207204009-Master_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (16MB)

Abstract

Pada basic research FES Sendai Project, telah berhasil didapatkan framework cycle-to-cycle dengan menggunakan kontrol PID dan Fuzzy Type-1 pada single joint, two joint, dan multi joint. Penelitian dilanjutkan dengan implementasi pada beberapa subjek menggunakan kontrol Fuzzy Type-1, dan hasilnya didapatkan kesamaan performansi antara basic research dan uji pada subjek tersebut. Namun, uji pada beberapa subjek tersebut menemukan respons osilasi di beberapa cycle. Pada bidang penelitian lainnya, Fuzzy Type-2 mulai dikembangkan untuk memberikan solusi yang lebih baik pada sistem dengan tingkat ketidakpastian data dan tingkat ketidakpresisian data yang tinggi. Pada penelitian ini juga telah dirancang FES stimulator yang portabel. FES stimulator dapat menggerakkan knee joint pada rentang sudut swing phase gait manusia normal. Kemampuan Fuzzy Type-2 dalam mengatasi ketidakpastian data dan ketidakpresisian data lebih baik dibandingkan dengan Fuzzy Type-1. Hal ini dikarenakan crisp input Fuzzy Type-2 mempunyai derajat membership function yang linguistik dan membership function ini juga mempunyai derajat membership function yang linguistik pula. Dengan begitu, Fuzzy Type-2 harus direpresentasikan pada bidang 3D. Secara general, Fuzzy Type-2 tidak mungkin direalisasikan secara real-time dikarenakan waktu eksekusi perhitungan matematis dengan metode general tersebut terlalu panjang. Pada penelitian ini, proses defuzzification menggunakan metode terbaru yaitu Geometric Fuzzy Type-2. Dengan menggunakan metode ini, proses restorasi swing phase gait telah direalisasikan pada 3 subjek normal dengan masing-masing dilakukan sebanyak 3 kali trial. Evaluasi performansi kontrol menggunakan 3 parameter, yaitu settling index, mean error, dan large error rate. Pencapaian target sudut knee joint dapat dilihat dari parameter settling index sebesar $4 \pm 2$ cycle, dengan mean error sebesar $5^\circ \pm 3^\circ$, sedangkan untuk parameter large error rate sebesar 15%. Selain itu, osilasi pencapaian sudut target tidak ditemui pada realisasi dengan menggunakan 3 subjek tersebut. Selanjutnya, penelitian ini dapat dilanjutkan untuk realisasi secara klinis.
===================================================================================================================================
In the basic research of the FES Sendai Project, a cycle-to-cycle gait framework was successfully developed using PID and Fuzzy Type-1 control on single-joint, two-joint, and multi-joint systems. The research continued with experiments using several subjects under Fuzzy Type-1 control, and the results showed a similar performance between the basic research and the subject trials. However, oscillation responses were observed in some cycles during these subject tests. In parallel research domains, Fuzzy Type-2 has been developed to provide superior solutions for systems with high data uncertainty and imprecision. In this research, a portable FES stimulator was also developed. The FES stimulator is capable of driving the knee joint within the normal human swing phase gait angle range. Fuzzy Type-2 handles data uncertainty and imprecision better than Fuzzy Type-1 because a crisp input in Fuzzy Type-2 has a linguistic membership function, which itself possesses a linguistic degree of membership, requiring a 3D representation. In general, Fuzzy Type-2 cannot be realized in real time due to the lengthy execution time of its mathematical calculations. In this study, the defuzzification process employs a novel method: Geometric Fuzzy Type-2. Using this method, swing phase gait restoration was realized on 3 normal subjects with 3 trials per subject. Control performance evaluation was conducted using 3 variables: settling index, mean error, and large error rate. The results demonstrated a settling index of $4 \pm 2$ cycles, a mean error of $5^\circ \pm 3^\circ$, and a large error rate of 15%. Furthermore, no oscillations were observed in reaching the target knee joint angle during realization with the 3 normal subjects. In the future, this research can be extended toward clinical realization.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Fuzzy type 2, cycle-to-cycle control, restorasi swing phase gail, FES , Fuzzy Type 2, cycle-to-cycle method, swing phase gait restoration, FES.
Subjects:	R Medicine > RM Therapeutics. Pharmacology > RM871 Electric stimulation.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Electrical Engineering > 20101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	magang .
Date Deposited:	29 Sep 2026 01:50
Last Modified:	29 Sep 2026 01:50
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/145003

Actions (login required)

View Item