Informe Controlador Difuso

8/18/2019 Informe Controlador Difuso

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UNIVERSIDAD ANDRES BELLO

Facultad de Ingeniería

Escuela de Industrias

LABORATORIO N° 3: OPTIMIZACION DE LA RESPUESTA DE UN

CONTROLADOR FUZZY PARA EL CONTROL DE TEMPERATURA

Autores:

Alejandro Ca!osano

Francis Valerio Serrano Vargas

Nicol"s #anrí$ue%

&ro'esor: (o)n *ern

Santiago de C)ile+ ,-./

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Índice

1. Introducción.................................................................................................................3

2. Desarrollo de la experiencia.........................................................................................4

3. Simulación...................................................................................................................6

3.1 Cambios en la funciones de membresía.............................................................10

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1. Introducción

lo lar!o de la "istoria la ló!ica booleana "a #u!ado un papel fundamental en el desarrollo

de las tecnolo!ías$ siendo ampliamente usado a lo lar!o de la "istoria. De i!ual manera$

su uso en los diferentes tipos de control "a sido mu% amplio % &ariado$ pero debido a su

estricta estructura una simple aproximación en el caso de una &ariable puede ocasionar

conflictos a la "ora de implementar al!una acción relacionada.

'n e#emplo pr(ctico de lo anterior$ es considerar )ue una persona es *alta+ si mide m(s de

1.,0 m$ pero de i!ual manera lo es si mide 1.- m$ si usamos la ló!ica tradicional

lle!amos a la conclusión )ue una persona de estatura 1.- m es ba#a en comparación

con una de 1., m$ pero a simple &ista se sabe )ue ambas personas son *altas+$ entonces

sur!e la problem(tica de /cómo resol&er esto

a#o esta circunstancia es )ue nace la ló!ica difusa como una extensión de la ló!ica

tradicional donde a!re!a con#untos de pertenencia lo )ue "ace )ue sea una ló!ica *m(s

"umana+ de esta manera la estatura 1.- m puede ser interpretada como *casi alta+ o

*alta+ .

ste concepto fue implementado por ad"e en el ao 165$ donde definió al concepto de

la si!uiente manera +Conforme la comple#idad de un sistema aumenta$ nuestra capacidad

para ser precisos % construir instrucciones sobre su comportamiento disminu%e "asta el

umbral m(s all( del cual$ la precisión % el si!nificado son características exclu%entes+.

De esta manera se pueden implementar &ariables *lin!ísticas+ )ue son &ariables )ue no

son completamente &erdaderas ni completamente falsas$ de esta manera conceptos

sub#eti&os como c(lido$ frio$ mu% c(lido % tibio son completamente &(lidos % se pueden

definir re!las acorde a estas &ariables lin!ísticas.

n el presente traba#o se implementó un controlador de ló!ica difusa para el control detemperatura de un in&ernadero mediante la apertura % cierre de una &(l&ula

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2. Desarrollo de la experiencia

Con esta experiencia se buscar( optimi7ar la respuesta de un controlador difuso

aplicado al control de temperatura de un in&ernadero mediante la apertura % cierre

de una &(l&ula$ de manera de mantener una temperatura de 23 8C$ en esteproceso la temperatura se percibe en las &ariables lin!ísticas C9I:;$ ;II< %

=>I<

n la si!uiente fi!ura se aprecian los inter&alos de temperatura.

Figura 2.1. Intervalos de temperaturas

9ue!o de tener %a definidos los con#untos de temperatura se definen las funciones

de membrecía del sistema$ la forma es ele!ida por la experiencia del operador.

9as formas se pueden apreciar en la fi!ura 2.2.

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3. Simulación

9ue!o de tener %a definidas las funciones de membresía de entradas % salidas

adem(s de inter&alos de ?stas se desprenden una serie de re!las )ue re!ir(n el

comportamiento del controlador. "ora nos diri!iremos a la simulación en @;9 con la "erramienta SimulinA en

donde podemos &isuali7ar el modelo del in&ernadero con su respecti&o control

difuso.

Figura 3.4. Modelo SIMULI! del invernadero

'na &e7 car!ado el controlador fu77% nos disponemos a &er la respuesta del

sistema.

:especto a los par(metros !enerales de la simulación para efectos pr(cticos

usaremos tres puntos de referencias$ los cuales comprenden la temperatura

deseada % dos &alores m(s para &er el ran!o de operación del controlador$adem(s de una perturbación de &alor 1 aplicado en el se!undo 3 de simulación.

Con esto en mente se podr( &isuali7ar de me#or manera la respuesta antes de la

optimi7ación )ue puede ser para el r?!imen transitorio o permanente.

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Figura 3.". #espuesta a un setpoint igual a cinco

Figura 3.$. #espuesta a re%erencia igual a seis

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Figura 3.&. #espuesta a un setpoint igual a cuatro

Se puede desprender de las !r(ficas de respuesta del sistema la presencia de un

sobrepaso durante el r?!imen transitorio % un error en r?!imen permanente$ lo )ue

nos dice )ue el controlador an puede ser me#orado$ para lo!rar este cometido

nos &eremos obli!ados a modificar nuestro control de ló!ica difusa.

:os diri!imos a la "erramienta =IS DI; en @;9 en donde se encuentra

car!ado nuestro controlador.

9as posibles maneras de optimi7ar el rendimiento del controlador pueden ser la

modificación directa de las funciones de membresía en entrada % salida$ adición o

sustracción de re!las o cambios en los inter&alos definidos de las funciones %

&ariables de entradas % salidas.

l m?todo utili7ado en esta ocasión es la modificación en los puntos % formas de

las funciones de membresía de manera de poder apreciar el impacto en la salida

del controlador.

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Figura 3.'. (ditor FU))* de M+,L+-

'na &e7 dentro del editor nos disponemos a editar las funciones de membresía de

entradas % salida.

Figura 3.. Formas de las %unciones de entrada / salida sin modi0car

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Figura 3.1. Formas de las %unciones de entrada / salida sin modi0car

3.1 Cambios en la funciones de membresía

'na &e7 situados en las funciones de membresía nos disponemos a reali7ar

cambios de manera aleatoria en las formas % &alores de los puntos en las

funciones de membresía.

Despu?s de &arias pruebas con diferentes &alores % formas lle!amos a una

confi!uración óptima se!n nuestro criterio experimental en cual se mostrar(n las

nue&as formas de membresías resultantes.

Figura 3.11. uevas %ormas de las %unciones de membresía de entradas / salidas

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Como se puede apreciar en las formas nue&as$ si bien$ no es muc"o el cambio a

simple &ista para la entrada % el error de la entrada$ la forma nue&a )ue ad)uiere

la salida es bastante diferente al ori!inal donde la 7ona nada$ pr(cticamente se "a

minimi7ado en relación a las dem(s (reas. Ea car!ado nuestro controlador con las

nue&as funciones de membresía se procede a reali7ar nue&amente la simulación

con los &alores antes mencionados en la simulación pre&ia.

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Figura 3.14. #espuesta a setpoint igual a cinco

Figura 3.1". #espuesta a setpoint igual a seis

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Figura 3.1$. #espuesta a setpoint igual a cuatro

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4. Conclusión

n conclusión$ como las !r(ficas lo demuestran$ con las nue&as modificaciones se

"a lo!rado corre!ir el error estacionario en r?!imen permanente por lo menos

entre los ran!os de setpoint entre 4 % 5$ aun)ue para ran!os entre 5 % 6 no se &eme#ora en la respuesta. Del mismo modo$ se pudo constatar !racias a esta

experiencia )ue el mane#o de la respuesta en este tipo de control depende en !ran

medida de la experti7 del operario$ %a )ue no posee una fórmula matem(tica )ue

determine una optimi7ación !aranti7ada para la acción de control. De i!ual forma$

este tipo de controlador no re)uiere del modelo de la planta$ lo )ue facilita muc"o

m(s la implementación de su uso para el control de procesos.

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