## Pemodelan Sistem Suspensi Pasif dan Semi Aktif Regeneratif dengan Model Half Car dan Eksitasi Harmonik
Avicenna An-Nizhami * , Nanang Apriandi, Padang Yanuar, Wahyu Isti Nugroho Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Semarang, Tembalang 50275, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia
*E-mail: avicenna@polines.ac.id
Diterima: 08-07-2022; Direvisi: 08-08-2022; Dipublikasi: 22-08-2022

## Abstrak
Penelitian ini didasarkan oleh banyaknya energi yang terbuang pada kendaraan roda empat. Pemanfatan energi yang terbuang dilakukan dengan cara mengganti peredam konvensional menjadi peredam regeneratif. Tujuan dari penelitian ini  adalah  memodelkan  dan  menganalisa  dinamika  gerak  kendaraan  roda  empat  dan  potensi  energi  yang  dapat dimanfaatkan akibat getaran vertikal. Penelitian tentang sistem suspensi semi aktif regeneratif masih terbatas.  Pada penelitian ini pemodelan dan simulasi sistem suspensi semi aktif regeneratif dengan pengendali PID telah dilakukan. Model half car diimplementasi dan sistem suspensi dimodelkan sebagai pegas dan peredam . Sistem suspensi semi aktif mengimplementasikan  model skyhook dengan  mengubah  peredam  menjadi  peredam  adaptif.  Hasil  validasi mengindikasikan  bahwa  simulasi  dapat  dengan  akurat  memodelkan  dinamika  gerak  kendaraan  dengan  eksitasi harmonik. Hasil dari simulasi dianalisa dalam domain waktu dan frekuensi. Respon gerak dalam domain waktu untuk suspensi semi aktif dibandingkan dengan suspensi pasif  pada frekuensi 3[Hz] menunjukkan penurunan perpindahan 40,71% dan percepatan 43,43%. Terdapat peningkatan respon potensi daya yang dimanfaatkan sebesar 78%. Respon perpindahan, percepatan dan potensi daya dalam domain frekuensi menunjukkan hasil yang lebih baik pada suspensi semi aktif terutama pada frekuensi lebih dari 6[Hz].
Kata kunci: getaran vertikal; peredam adaptif; peredam regeneratif; suspensi pasif; suspensi semi aktif

## Abstract
This  research  is  based  on  the  amount  of  energy  wasted  on  a  car.  The  wasted  energy  is  harvested  by  replacing conventional shock absorber with regenerative shock absorbers. The purpose of this study is to model and analyze the dynamics of four-wheeled vehicle and the energy that can be harvested due to a vertical vibration. Studies related to semi active regenerative suspension system is largely unaddressed. In this paper modeling and simulation of Semi- active Regenerative Suspension System is presented. The half car model is implemented and the suspension system is modeled as springs and dampers. The semi-active suspension system implements the skyhook model by replacing the shock absorber to an adaptive shock absorber. The validation result indicates that the simulation can accurately model the  dynamics  of  vehicle  under  harmonic  excitation.  The  results  of  the  simulations  are  analyzed  in  the  time  and frequency  domains.  The  responses  in  the  time  domain  for  the  semi-active  suspension  compared  to  the  passive suspension at a frequency of 3[Hz] showed a decrease value in displacement of 40.71% and an acceleration of 43.43%. There is an increase value in the response of the harvested power by 78%. The response of displacement, acceleration and harvested power in the frequency domain shows better results in semi-active suspensions, especially at frequencies more than 6[Hz].
Keywords: adaptive shock absorber; passive suspension; regenerative shock absorber; semi active suspension; vertical vibration

## 1. Pendahuluan
Penggunaan  kendaraan  di  Indonesia  yang  meningkat,  berakibat  pada  meningkatnya  kebutuhan  energi  yang  lebih efisien  dan  ramah  lingkungan.  Oleh  karena  itu  pemerintah  Indonesia  berupaya  mendorong  penggunaan  energi  yang efisien dan ramah lingkungan yang tertuang pada Perpres nomor 55 tahun 2019 [1]. Banyaknya energi yang terbuang saat berkendara berakibat pada penurunan efisiensi energi pada kendaraan roda empat. Peningkatan efisiensi kendaraan dapat dilakukan dengan beberapa jalan. Ali M dkk. [2] melakukan studi tentang peningkatan performa pada penggerak dengan cara memperbaiki kualitas pelumasan. Selain peningkatan performa dan efisiensi penggerak, pemanfaatan energi panas yang  terbuang  [3],  pemanfaatan  energi  kinetik  yang  terbuang  akibat  pengereman  [4]  dan  pemanfaatan  energi  akibat getaran yang terdisipasi [5] telah diteliti.
Pada penelitian ini dilakukan studi tentang pemanfaatan energi akibat getaran pada kendaraan. Energi mekanik yang berbentuk  vibrasi  dapat  bertransformasi  menjadi  elektrik  dengan  dua  mekanisme,  melalui  elektromagnetik  dan piezoelectric  [6].  Teknologi multilayer piezoelectric digunakan  pada  sistem  suspensi  sebagai  permanen  energi  pada kendaraan [7]. Namun piezoelectric lebih sering digunakan pada alat permanen energi akibat getaran dengan amplitudo yang rendah [8]. Mekanisme elektromagnetik digunakan oleh peredam pada sistem suspensi untuk meredam getaran dan ditransformasikan menjadi energi listrik. Beberapa studi telah membahas tentang mekanisme penghubung antara peredam regeneratif dengan generator termasuk mekanisme rack-pinion [9], mekanisme ball screw [10] dan juga sistem hidrolis [11].
Selain  sistem  suspensi  yang  dapat  memanfaatkan  energi,  kenyamanan  pengendara  akibat  respon  gerak  massa kendaraan yang diakibatkan oleh ketidakrataan permukaan jalan juga memegang peranan penting dalam mendesain dan memodelkan sistem suspensi. Dalam beberapa tahun terakhir telah dilakukan studi tentang suspensi aktif dan semi aktif yang dapat meningkatkan performa dari respon gerak massa kendaraan [12]. Hassaan [13] dan Andronic dkk. [14] telah memodelkan dinamika kendaraan dengan model quarter car dan sistem suspensi pasif lalu dikembangkan oleh Ahmed dan Svaricek [15] dengan memodelkan suspensi aktif yang mengimplementasikan electronic control system pada sistem suspensi untuk mengurangi akselerasi pada sprung mass. Pedro dan Ekoru [16] memodelkan sistem suspensi aktif dengan menggunakan  actuator  hidrolik  untuk  menyetimbangkan  dinamika  gerak  dari  sprung  mass.  Suspensi  aktif  memiliki respon dinamika gerak kendaraan yang lebih baik dibandingkan dengan sistem suspensi semi aktif, namun membutuhkan energi  yang  lebih  besar  dibandingkan  dengan  suspensi  semi  aktif.  Model sky  hook [17]  diimplementasikan  dengan pendekatan  sistem  suspensi  dengan  peredam  adaptif  seperti  pada  Gambar  3.  Sistem  suspensi  regeneratif  yang mengimplementasikan peredam adaptif masih belum banyak dikaji. Penulis akan fokus pada studi implementasi suspensi semi  aktif  pada  sistem  suspensi  regeneratif  dan  membandingkan  respon  gerak  dan  potensi  energi  yang  dapat dimanfaatkan.
Pada penelitian ini dilakukan studi tentang respon gerak kendaraan roda empat yang menggunakan suspensi pasif dan semi aktif  serta menganalisa  potensi energi yang dapat dimanfaatkan. Tahapan pada studi kali ini adalah validasi dan studi  parameter.  Permukaan  jalan  akan  diasumsikan  sebagai  eksitasi  harmonik  yang  diterima  oleh  kendaraan  dan kendaraan  roda  empat  akan  dimodelkan  menggunakan  model half  car .  Frekuensi  yang  merepresentasikan  kecepatan kendaraan  akan  digunakan  sebagai  parameter  yang  akan  divariasikan.  Pengaruh  frekuensi  dan  peredam  adaptif  pada suspensi semi aktif akan dihubungkan dengan data percepatan dan potensi energi.

## 2. Material dan metodologi
Pemodelan  dilakukan  dengan  cara  menyelesaikan  persamaan  diferensial  biasa  sesuai  dengan  kasus.  Persamaan diferensial akan diintegrasikan terhadap waktu dengan menggunakan metode Dormand-Prince [18]. Metode Dormand- Prince merupakan metode numerik untuk menyelesaikan persamaan diferensial biasa dengan menggunakan enam fungsi evaluasi untuk menghasilkan solusi dengan keakurasian orde empat dan lima. Pada kasus validasi digunakan kasus yang berjudul Vehicle  Moving  on  a  Rough  Road [19].  Hasil  numerik  akan  dibandingkan  dengan  hasil  analitis,  data  yang dibandingkan adalah amplitudo respon massa kendaraan ( sprung mass ) dengan parameter yang sama. Pemodelan pada studi parameter dalam bentuk skema dapat dilihat pada Gambar 1. Penjelasan simbol variable pada Gambar 1 dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Definisi symbol variabel.
Simbol variabel Definisi simbol M Sprung mass [kg] m Unsprung mass [kg] 𝒛, 𝒛,̇ 𝒛̈ Perpindahan, kecepatan dan percepatan sprung/unsprung mass CG Center of gravity 𝜽, 𝜽,̇ 𝜽̈ Perpindahan, kecepatan dan percepatan sudut sprung mass l Jarak antara roda dengan CG [meter] k, c Koefisien kekakuan pegas dan shock absorber [N.s/m] 𝒙̇ = 𝒅𝒙 𝒅𝒕 (1)
𝒙̈ = 𝒅 𝟐 𝒙 𝒅𝒕 𝟐 (2)
Pada  Persamaan  (1)  dan  (2),  aksen  titik  pada  simbol  variable  menunjukkan  persamaan  tersebut  adalah  sebuah persamaan diferensial. Dimana aksen satu titik merupakan persamaan differensial orde 1 dan aksen dua titik merupakan persamaan differensial orde 2. Persamaan gerak dalam bentuk persamaan diferensial biasa ditunjukkan oleh Persaamaan (3) sampai (7). Dari persamaan gerak tersebut akan didapatkan respon gerak sprung mass dan unsprung mass.
Gambar 1. Skema pemodelan suspensi semi aktif regeneratif dengan model half car .
𝒌 𝟏𝟏 (𝒛 𝟏𝟐 − 𝒛 𝟏𝟏 − 𝜽𝒍 𝟏 ) + 𝒄 𝟏𝟏 (𝒛̇ 𝟏𝟐 − 𝒛̇ 𝟏𝟏 − 𝜽̇𝒍 𝟏 ) − 𝒌 𝟐𝟏 (𝒛 𝟐𝟐 − 𝒛 𝟐𝟏 − 𝜽𝒍 𝟐 ) − 𝒄 𝟐𝟏 (𝒛̇ 𝟐𝟐 − 𝒛̇ 𝟐𝟏 − 𝜽̇𝒍 𝟐 ) = 𝑰𝜽̈ (3)
𝒌 𝟏𝟏 (𝒛 𝟏𝟐 − 𝒛 𝟏𝟏 − 𝜽𝒍 𝟏 ) + 𝒄 𝟏𝟏 (𝒛̇ 𝟏𝟐 − 𝒛̇ 𝟏𝟏 − 𝜽̇𝒍 𝟏 ) = 𝑴𝒛̈ 𝟏𝟏 (4)
𝒌 𝟏𝟐 (𝒘 𝒇 − 𝒛 𝟏𝟐 ) + 𝒄 𝟏𝟐 (𝒘̇ 𝒇 − 𝒛̇ 𝟏𝟐 ) − 𝒌 𝟏𝟏 (𝒛 𝟏𝟐 − 𝒛 𝟏𝟏 − 𝜽𝒍 𝟏 ) − 𝒄 𝟏𝟏 (𝒛̇ 𝟏𝟐 − 𝒛̇ 𝟏𝟏 − 𝜽̇𝒍 𝟏 ) = 𝑴𝒛̈ 𝟏𝟐 (5)
𝒌 𝟐𝟏 (𝒛 𝟐𝟐 − 𝒛 𝟐𝟏 − 𝜽𝒍 𝟐 ) + 𝒄 𝟐𝟏 (𝒛̇ 𝟐𝟐 − 𝒛̇ 𝟐𝟏 − 𝜽̇𝒍 𝟐 ) = 𝑴𝒛̈ 𝟐𝟏 (6)
𝒌 𝟐𝟐 (𝒘 𝒓 − 𝒛 𝟐𝟐 ) + 𝒄 𝟏𝟐 (𝒘̇ 𝒓 − 𝒛̇ 𝟐𝟐 ) − 𝒌 𝟐𝟏 (𝒛 𝟐𝟐 − 𝒛 𝟐𝟏 − 𝜽𝒍 𝟐 ) − 𝒄 𝟐𝟏 (𝒛̇ 𝟐𝟐 − 𝒛̇ 𝟐𝟏 − 𝜽̇𝒍 𝟐 ) = 𝑴𝒛̈ 𝟐𝟐 (7)
Block Diagram closed loop pada sistem suspensi semi aktif ditunjukkan pada Gambar 2. Input dari sistem suspensi adalah eksitasi harmonik dari permukaan jalan yang direpresentasikan oleh gelombang sinusoidal. Block sistem suspensi menghasilkan  respon  gerak  linier  yaitu  percepatan,  kecepatan  dan  perpindahan  dari sprung  mass dan unsprung  mass .
Respon perpindahan digunakan sebagai feedback . Selisih antara sinyal referensi dan sinyal feedback akan diproses oleh PID controller. Sinyal output PID Controller digunakan sebagai input pada sistem suspensi untuk mengubah nilai variabel peredam  adaptif.  Penggunaan  peredam  adaptif  diimplementasikan  sebagai  pendekatan  model  suspensi  semi-aktif skyhook .
Gambar 2. Diagram block sistem suspensi semi aktif regeneratif.

## 3. Hasil dan pembahasan

## 3.1. Validasi kasus Vehicle Moving on a Rough Road
Kasus  yang  digunakan  untuk  validasi  metode  numerik  merupakan  kasus  kendaraan  dengan  model quarter-car . Gangguan yang diterima oleh suspensi adalah eksitasi harmonik yang direpresentaiskan oleh persamaan sinusoidal 𝒛(𝒕) = 𝑨𝐬𝐢𝐧⁡(𝟐𝝅𝒇𝒕) , dimana z(t), Z dan f secara berurutan adalah eksitasi, amplitudo eksitasi dan frekuensi eksitasi sinusoidal. Kendaraan  memiliki  massa  1200  kg,  kekakuan  pegas  400  kN/m  dan  damping  ratio  suspensi  0,5.  Kendaraan  berjalan dengan kecepatan 20 km/jam. Dengan permukaan jalan sebagai eksitasi sinusoidal dengan amplitudo 0,05 m dan panjang gelombang 6 m.
Hasil  numerik  respon  gerak  massa  kendaraan  terhadap  waktu  dapat  dilihat  pada  Gambar  3.  Nilai  yang  akan dibandingkan adalah amplitudo respon gerak massa kendaraan ( A ). Perbandingan nilai amplitudo respon dengan hasil analitis  dapat  dilihat  pada  Tabel  2.  Hasil  numerik menunjukkan persentase  diskrepansi 0,54134%.  Dari  perbandingan tersebut  disimpulkan  bahwa  metode  numerik  yang  digunakan  dapat  dengan  akurat  memprediksi  dinamika  gerak kendaraan akibat eksitasi sinusoidal.
Sistem suspensi Gangguan harmonik PID Controller Respon linier
Sinyal referensi
Tabel 2. Perbandingan amplitudo respon antara metode numerik dan metode analitis
Hasil metode numerik Hasil metode analistis Persentase diskrepansi 0,055346 0,055048 0,54134 %

## 3.2. Analisa hasil simulasi
Hasil dari simulasi kasus dinamika gerak kendaraan akibat eksitasi harmonik ditampilkan dalam domain waktu dan domain frekuensi. Data hasil yang akan dianalisa adalah respon gerak linier dan potensi daya yang dihasilkan oleh sistem suspensi regeneratif. Respon gerak linier tersebut meliputi perpindahan dan percepatan sprung mass . Hasil respon dari sistem  suspensi  semi  aktif  akan  dibandingkan  dengan  sistem  suspensi  pasif.  Detail  variabel  yang  digunakan  pada penelitian  ini  ditunjukkan  pada  Tabel  3.  Variabel  yang  divariasikan  adalah  frekuensi  eksitasi  harmonik  yang dideskripsikan sebagai 𝒘(𝒕) = 𝑨𝐬𝐢𝐧⁡(𝟐𝝅𝒇𝒕) dengan variasi nilai frekuensi ( f ) 0,5 – 6 [Hz], sedangakan variabel lain pada Tabel 3 adalah tetap. Pembahasan dan anlisa hasil simulasi akan dikaitkan dengan kenyamanan relatif pengendara yang  berhubungan  langsung  dengan  respon  gerak  linier sprung  mass .  Selain  respon  linier,  potensi  daya  yang  dapat dimanfaatkan  juga  akan  dianalisa  pada  domain  waktu  dan  frekuensi.  Potensi  daya  yang  dapat  dimanfaatkan dideskripsikan  sebagai, 𝑷(𝒕) = 𝒄(𝒛̇ 𝟏𝟐 − 𝒛̇ 𝟏𝟏 − 𝜽̇𝒍 𝟏 ) 𝟐 untuk  suspensi  depan  dan 𝑷(𝒕) = 𝒄(𝒛̇ 𝟐𝟐 − 𝒛̇ 𝟐𝟏 − 𝜽̇𝒍 𝟐 ) 𝟐 untuk suspensi belakang. Nilai hasil perhitungan tersebut merepresentasikan daya yang diredam oleh sistem suspensi.
Tabel 3. Nilai variabel yang digunakan Variabel Nilai variabel M 500 [kg] m 50 [kg] k 20.000 [N/m] c 5000 [N.s/m] k w 120.000 [N/m] c w 100 [N.s/m] l 1 1,5 [m] l 2 2,5 [m] f 0,5 – 6 [Hz] A 0,05 [m]
Hasil  simulasi  dalam  domain  waktu  dengan  frekuensi  eksitasi  3  [Hz]  ditunjukkan  oleh  Gambar  4,  5  dan  6. Perpindahan sprung mass pada suspensi pasif dan semi-aktif pada domain waktu di bandingkan dan ditunjukkan  oleh Gambar  4.  Hasil  yang  didapatkan  menunjukkan  nilai  amplitudo  perpindahan  pada  suspensi  semi-aktif  lebih  kecil dibandingkan suspensi semi aktif dengan persentase selisih nilai amplitudo sebesar 40,71%. Hal ini menunjukkan bahwa pada permukaan jalan yang sama pergerakan vertikal kendaraan lebih kecil pada suspensi semi-aktif. Pola periodik pada suspensi semi-aktif dapat dilihat setelah 4 [detik] sejak awal eksitasi. Terdapat ketidakstabilan pada 0-4 [detik]. Walaupun terdapat ketidakstabilan di awal, respon amplitudo perpindahan masih relatif lebih kecil jika dibandingkan dengan respon pada  suspensi  pasif.  Respon  gerak  pada  suspensi  semi  aktif  jika  dibandingkan  dengan  suspensi  pasif  terdapat keterlambatan untuk mencapai nilai puncak / amplitudo terutama saat respon mencapai pola periodik.
Gambar 4. Hasil dari respon perpindahan sprung mass ( 𝒛 𝟏𝟏 ) terhadap waktu.
Gambar 5. Hasil dari respon percepatan sprung mass ( 𝒛̈ 𝟏𝟏 ) terhadap waktu.
Respon percepatan vertikal sprung mass ditunjukkan oleh Gambar 5. Respon percepatan memiliki kesamaan dengan respon perpindahan. Terdapat ketidakstabilan di awal pada suspensi semi-aktif, namun respon percepatan memiliki pola periodik setelah 3 [detik]. Nilai amplitudo percepatan pada suspensi semi aktif relatif lebih kecil jika dibandingkan dengan respon  dari  suspensi  pasif  dengan  persentase  selisih  amplitudo  percepatan  sebesar  43,43%.  Hal  ini  mengidikasikan peningkatan kenyamanan berkendara pada suspensi semi aktif sesuai dengan ISO 2631 [20].
waktu [detik] P e rp in d a h a n [m e te r] 0 2 4 6 8 10 -0.1 -0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 Suspensi pasif Suspensi semi-aktif
waktu [detik] P e rc e p a ta n [m /s 2 ] 0 2 4 6 8 10 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 Suspensi pasif Suspensi semi-aktif
Gambar 6. Hasil dari respon potensi daya sprung mass terhadap waktu.
Respon potensi daya yang dapat dimanfaatkan ditunjukkan pada Gambar 6. Hasil dari suspensi pasif dan semi aktif dibandingkan dan dianalisa. Gambar 6 menunjukkan hasil respon potensi daya pada suspensi semi aktif memiliki nilai puncak yang lebih besar 78% dibandingkan dengan suspensi pasif. Potensi daya yang dihasilkan suspensi semi aktif lebih besar walaupun respon gerak vertikal lebih kecil. Hal ini diakarenakan defleksi suspensi dan kecepatan defleksi suspensi lebih besar, dimana kecepatan defleksi suspensi bagian depan dan belakang kendaraan secara berurutan dideskripsikan sebagai, 𝜹̇ = (𝒛̇ 𝟏𝟐 − 𝒛̇ 𝟏𝟏 − 𝜽̇𝒍 𝟏 ) dan 𝜹̇ = (𝒛̇ 𝟐𝟐 − 𝒛̇ 𝟐𝟏 − 𝜽̇𝒍 𝟐 ) .
Gambar 7. RMS respon perpindahan sprung mass ( 𝒛 𝟏𝟏 ) terhadap frekuensi eksitasi harmonik.
Root mean square (RMS) respon perpindahan sprung mass pada suspensi pasif dan semi aktif terhadap frekuensi eksitasi harmonik ditunjukkan pada Gambar 7. Secara umum RMS respon perpindahan antara suspensi pasif dan semi- aktif memiliki pola yang sama, yaitu naik pada frekuensi tertentu kemudian akan turun. Pada suspensi pasif nilai RMS perpindahan  naik  pada  0,5  ≤ f ≤  2,5  [Hz]  kemudian  turun  pada f >  2,5  [Hz].  Pada  suspensi  semi  aktif  nilai  RMS perpindahan naik pada 0,5 ≤ f ≤ 2 [Hz] kemudian turun pada f > 2 [Hz]. Nilai RMS perpindahan sistem suspensi semi aktif memiliki respon yang lebih kecil dibandingkan pada sistem suspensi pasif, selain pada saat frekuensi 1,5 ≤ f ≤ 2.
waktu [detik]
P o te n s i d a y a [W a tt ] 0 2 4 6 8 10 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Suspensi pasif Suspensi semi-aktif
frekuensi [Hz] P e rp in d a h a n [m e te r] 0 2 4 6 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 Suspensi pasif Suspensi semi-aktif
Gambar 8. RMS respon percepatan sprung mass ( 𝒛̈ 𝟏𝟏 ) terhadap frekuensi eksitasi harmonik.
Root  mean  square (RMS)  respon  percepatan sprung  mass pada  suspensi  pasif  dan  semi  aktif  terhadap  frequensi eksitasi harmonik ditunjukkan pada Gambar 8. Secara umum RMS respon percepatan antara suspensi pasif dengan semi- aktif memiliki pola yang sama, yaitu naik pada frekuensi tertentu dan kemudian akan turun. Pada suspensi pasif nilai RMS  percepatan  naik  pada  0,5  ≤ f ≤  2  [Hz]  kemudian  turun  pada f >  2  [Hz].  Pada  suspensi  semi  aktif  nilai  RMS perpindahan naik pada 0,5 ≤ f ≤ 5 [Hz] kemudian turun pada f > 5 [Hz]. Nilai RMS percepatan sistem suspensi semi aktif memiliki respon yang lebih kecil dibandingkan pada sistem suspensi pasif, selain pada saat frekuensi 1,5 ≤ f ≤ 2. Respon percepatan sprung mass pada suspensi semi aktif jika dibandingkan dengan respon percepatan pada suspensi pasif terdapat peningkatan  kualitas  kenyamanan  yang  signifikan  pada  pengendara  saat f >  3  [Hz].  Berdasarkan  ISO  2631[20]  RMS respon percepatan saat f > 2,5 [Hz] pada suspensi pasif termasuk dalam kategori extremely uncomfortable . Pada frekuensi yang sama dengan menggunakan suspensi semi aktif, RMS respon percepatan termasuk dalam kategori uncomfortable .
Gambar 9. Respon potensi daya (energi per detik) rata-rata terhadap frekuensi eksitasi harmonik.
Gambar  9  menunjukkan  hubungan  antara  frekuensi  eksitasi  harmonik  terhadap  potensi  daya  yang  dapat dimanfaatkan.  Respon  potensi  daya  yang  dapat  dimanfaatkan  secara  umum  memiliki  pola  yang  meningkat  terhadap naiknya frekuensi. Namun ada sedikit penurunan saat 5,5 < f < 6 [Hz] pada suspensi pasif dan 2,5 < f < 3 [Hz] pada suspensi semi aktif. Respon potensi daya pada suspensi semi aktif memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan pada suspensi pasif. Terdapat perbedaan respon potensi daya yang signifikan antara suspensi pasif dan semi aktif pada saat 2,5≤ f ≤ 3,5 [Hz] dan 5,5 ≤ f ≤ 6 [Hz]. Respon potensi daya pada sistem suspensi semi aktif memiliki nilai yang lebih besar  dikarenakan  respon  perpindahan sprung  mass lebih  kecil  dibandingkan  dengan  respon  suspensi  pasif  yang
frekuensi [Hz] P e rc e p a ta n [m /s 2 ] 0 2 4 6 0 2 4 6 8 10 Suspensi pasif Suspensi semi-aktif
frekuensi [Hz] P o te n s i d a y a [W a tt ] 0 2 4 6 -1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Suspensi pasif Suspensi semi-aktif
mengakibatkan defleksi suspensi yang lebih besar sehingga energi yang diredam oleh suspensi semi aktif menjadi lebih besar.

## 4. Kesimpulan
Pemodelan  dinamika  gerak  kendaraan  dengan  model half  car telah  dilakukan.  Suspensi  pasif  dan  semi  aktif  telah diimplementasikan  dan  dimodelkan  sebagai  pegas  dan  peredam.  Validasi  dilakukan  dengan  membandingkan  hasil simulasi  dengan  hasil  analistis.  Hasil  validasi  menunjukkan  dikrepansi  sebesar  0,54134%  dari  hasil  analitis.  Analisa respon pada domain waktu menunjukkan hasil yang lebih baik pada sistem suspensi semi aktif dimana terdapat penurunan respon perpindahan dan percepatan sebesar 40,71% dan 43,43%.  Respon potensi daya pada domain waktu pada sistem suspensi semi aktif menunjukkan hasil yang lebih baik dibandingkan pada sistem suspensi pasif dimana pada suspensi semi  aktif  mengalami  peningkatan  sebesar  78%  dibandingkan  dengan  respon  pada  suspensi  pasif  dikarenakan meningkatnya  nilai  dari  defleksi  suspensi  saat  nilai  perpindahan  lebih  kecil  dan  potensi  daya  yang  dibangkitkan berbanding lurus dengan nilai dari defleksi suspensi. Pada domain frekuensi, respon perpindahan dan percepatan suspensi semi aktif memiliki hasil yang lebih baik pada frekuensi eksitasi lebih dari 2 [Hz] dibandingkan dengan suspensi pasif, namun pada frekuensi eksitasi kurang dari 2 [Hz] sistem suspensi pasif memiliki respon yang lebih baik. Respon potensi daya  pada  sistem  suspensi  semi  aktif  memiliki  nilai  yang  lebih  besar  dibandingkan  dengan  hasil  dari  suspensi  pasif terutama pada frekuensi eksitasi antara 2 [Hz] dan 4[Hz] . Dapat disimpulkan bahwa selain dapat memperbaiki respon gerak sprung mass , suspensi semi aktif juga memiliki respon potensi energi yang lebih baik.
Daftar Pustaka
[1] “PERATURAN PRESIDEN REPUBLIK INDONESIA NOMOR 55 TAHUN 2019,” 2019.
[2] M. K. A. Ali, H. Xianjun, M. A. A. Abdelkareem, M. Gulzar, and A. H. Elsheikh, “Novel approach of the graphene nanolubricant for energy saving via anti-friction/wear in automobile engines,” Tribology International , vol. 124, pp. 209–229, Aug. 2018, doi: 10.1016/J.TRIBOINT.2018.04.004.
[3] D. Zhao, “Waste thermal energy harvesting from a convection-driven Rijke–Zhao thermo-acoustic- piezo system,” Energy Conversion and Management , vol. 66, pp. 87–97, Feb. 2013, doi: 10.1016/J.ENCONMAN.2012.09.025.
[4] L. Pugi, M. Pagliai, A. Nocentini, G. Lutzemberger, and A. Pretto, “Design of a hydraulic servo- actuation fed by a regenerative braking system,” Applied Energy , vol. 187, pp. 96–115, Feb. 2017, doi: 10.1016/j.apenergy.2016.11.047.
[5] L. Zuo and P. S. Zhang, “Energy harvesting, ride comfort, and road handling of regenerative vehicle suspensions,” Journal of Vibration and Acoustics, Transactions of the ASME , vol. 135, no. 1, 2013, doi: 10.1115/1.4007562.
[6] L. B. Kong, T. Li, H. H. Hng, F. Boey, T. Zhang, and S. Li, “Lecture Notes in Energy 24 Waste Energy Harvesting Mechanical and Thermal Energies.” [Online]. Available:
http://www.springer.com/series/8874
[7] W. Hendrowati, H. L. Guntur, and I. N. Sutantra, “Design, Modeling and Analysis of Implementing a Multilayer Piezoelectric Vibration Energy Harvesting Mechanism in the Vehicle Suspension,” Engineering , vol. 04, no. 11, pp. 728–738, 2012, doi: 10.4236/eng.2012.411094.
[8] M. A. A. Abdelkareem et al. , “Vibration energy harvesting in automotive suspension system: A detailed review,” Applied Energy , vol. 229. Elsevier Ltd, pp. 672–699, Nov. 01, 2018. doi: 10.1016/j.apenergy.2018.08.030.
[9] S. Guo, Y. Liu, L. Xu, X. Guo, and L. Zuo, “Performance evaluation and parameter sensitivity of energy-harvesting shock absorbers on different vehicles,” Vehicle System Dynamics , vol. 54, no. 7, pp. 918–942, Jul. 2016, doi: 10.1080/00423114.2016.1174276.
[10] S. S. Shin, B. S. Kim, D. W. Lee, and S. J. Kwon, “Vehicle dynamic analysis for the ball-screw type energy harvesting damper system,” in Lecture Notes in Electrical Engineering , 2017, vol. 415 LNEE, pp. 853–862. doi: 10.1007/978-3-319-50904-4_86.
[11] R. Galluzzi, Y. Xu, N. Amati, and A. Tonoli, “Optimized design and characterization of motor-pump unit for energy-regenerative shock absorbers,” Applied Energy , vol. 210, pp. 16–27, Jan. 2018, doi: 10.1016/j.apenergy.2017.10.100.
[12] D. Hrovatt, “Survey of Advanced SuspensionDevelopments and Related Optimal Control Applications*,” 1997.
[13] G. A. Hassaan, “Car Dynamics using Quarter Model and Passive Suspension, Part I: Effect of Suspension Damping and Car Speed,” International Journal of Computer Techniques , vol. 1, 2014,
[Online]. Available: http://www.ijctjournal.org
[14] F. Andronic, I. Mihai, I.-C. Manolache-Rusu, L. Ptuleanu, and I. Radion, “SIMULATING PASSIVE SUSPENSION ON AN UNEVEN TRACK SURFACE,” Journal of Engineering Studies and Research , vol. 20, no. 1, 2014.
[15] M. M. Ahmed and F. Svaricek, “Preview optimal control of vehicle semi-active suspension based on partitioning of chassis acceleration and tire load spectra,” European Control Conference, ECC 2014 , Jul. 2014, pp. 1669–1674. doi: 10.1109/ECC.2014.6862615.
[16] J. E. D. Ekoru and J. O. Pedro, “Proportional-integral-derivative control of nonlinear half-car electro- hydraulic suspension systems,” Journal of Zhejiang University: Science A , vol. 14, no. 6, pp. 401– 416, Jun. 2013, doi: 10.1631/jzus.A1200161.
[17] J. Emura, S. Kakizaki, F. Yamaoka, and M. Nakamura, “Development of the Semi-Active Suspension System Based on the Sky-Hook Damper Theory,” SAE Transactions , vol. 103, pp. 1110–1119, 1994,
[Online]. Available: http://www.jstor.org/stable/44611825
[18] J. R. Dormand and P. J. Prince, “A family of embedded Runge-Kutta formulae,” Journal of Computational and Applied Mathematics , vol. 6, no. 1, pp. 19–26, Mar. 1980, doi: 10.1016/0771- 050X(80)90013-3.
[19] S. S. Rao, Mechanical vibrations . Prentice Hall, 2011.
[20] “Mechanical vibration and shock-Evaluation of human exposure to whole-body vibration-Part 1: General requirements,” in INTERNATIONAL STANDARD-ISO 2631-1 , 1997.