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Control Digital, PID y Difuso (Fuzzy) de una Plata de Luz
Marjan Haj Mohammad Ali
Luis A. Velasco
Control Digital, PID y Difuso (Fuzzy) de una
Plata de Luz
MARJAN HAJ MOHAMMAD ALI
LUIS A. VELASCO
Estudiantes Ingeniería Mecatrónica, Escuela Politécnica del Ejercito
1. RESUMEN
En el siguiente artículo se podrá encontrar la forma de realizar un control
DIGITAL, PID Y CONTROL DIFUSO (FUZZY) sobre una planta de luz la cual
contara de una entrada y una salida, en donde la entrada de la planta será un
LDR el mismo que funciona como sensor luz y la salida del sistema es un
FOCO en el caso del control analógico u ocho LDS en el caso del control digital,
en este artículo se encontrará la descripción de la planta y la programación que
se ha utilizado ayudándonos con LABVIEW.
2. ABSTRACT
The following article may find a way to make a digital controller, PID AND
FUZZY CONTROL (FUZZY) on a power plant which will have an input and an
output, wherein the input of the plant will be the same as an LDR functions as
light sensor and the system output is a focus in the case of analog control or
eight LDS in the case of digital control, this article will find the description of
the plant and programming that has been used to help us with LABVIEW.
3. PALABRAS CLAVES
PWM, PID, Constante Proporcional, Constante Integral, Constante Derivativa,
Set Point, Error, Fuzzy Control, Luxeles, DAQ.
4. KEYWORDS
PWM, PID Proportional Constant, Constant, Integral, Derivative Constant, Set
Point, Error, Fuzzy Control, Luxel, DAQ.
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Control Digital, PID y Difuso (Fuzzy) de una Plata de Luz
Marjan Haj Mohammad Ali
Luis A. Velasco
5. INTRODUCCION
5.1 Objetivos
Diseñar e implementar un sistema de control luz, utilizando el entorno de
LABVIEW y conectándonos mediante una DAC.
5.2 Objetivos Específicos
Reconocer y Analizar el sistema.
Implementar sistema.
Diseñar un programa que realice el control DIGITAL, PID y DIFUSO para la
planta de luz.
Estabilizar la planta lo más rápido que sea posible probando los diferentes
controles.
5.3 Alcance del Estudio
Para este laboratorio se tratara de implementar tres tipos de controles para estabilizar
una planta de luz, lo que se trata de hacer es que el error de estado estacionario de la
planta sea cero; además se desea que el error de estado estacionario debido a una
perturbación también sea nulo. Otro requerimiento es que la planta alcance muy
rápidamente su posición final es así que realizaremos diferentes pruebas con
diferentes tipos de controladores para analizar cuál es el más eficiente y rápido.
Para realizar esto nos ayudaremos de LABVIEW que nos servirá como entorno de
programación grafica para desarrollar los controladores, también nos ayudaremos de
un Hardware que es una DAC la cual nos servirá como interface de comunicación
entre LABVIEW y nuestra planta.
6. GENERALIDADES
6.1 PID:
Es un mecanismo de control por realimentación que calcula la desviación o error
entre un valor medido y el valor que se quiere obtener, para aplicar una acción
correctora que ajuste el proceso. El algoritmo de cálculo del control PID se da en
tres parámetros distintos: el proporcional, el integral, y el derivativo. El valor
Proporcional determina la reacción del error actual. El Integral genera una
corrección proporcional a la integral del error, esto nos asegura que aplicando un
esfuerzo de control suficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El
Derivativo determina la reacción del tiempo en el que el error se produce. [2]
6.2 Control Difuso:
El Control Difuso representa actualmente una novedosa e importante rama de la
técnica de regulación. Los procedimientos convencionales no se sustituyen, sino que
se complementan de forma considerable en función del campo de aplicación.
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Los mayores éxitos en el campo de las aplicaciones industriales y comerciales de los
métodos difusos los ha logrado hasta la fecha el regulador difuso. [4]
6.3 Señal de salida:
Es la variable que se desea controlar (posición, velocidad, presión, temperatura,
etc.). También se denomina variable controlada. [1]
6.4 Señal de referencia:
Es el valor que se desea que alcance la señal de salida. [1]
6.5 Error:
Es la diferencia entre la señal de referencia y la señal de salida real. [1]
6.6 Señal de control:
Es la señal que produce el controlador para modificar la variable controlada de tal
forma que se disminuya, o elimine, el error. [1]
6.7 Señal análoga:
Es una señal continua en el tiempo. [1]
6.8 Señal digital:
Es una señal que solo toma valores de 1 y 0. El PC solo envía y/o recibe señales
digitales. [1]
6.9 Conversor análogo/digital:
Es un dispositivo que convierte una señal analógica en una señal digital (1 y 0). [1]
6.10 Conversor digital/análogo:
Es un dispositivo que convierte una señal digital en una señal analógica (corriente o
voltaje). [1]
6.11 Planta:
Es el elemento físico que se desea controlar. Planta puede ser: un foco, un motor, un
horno, un sistema de disparo, un sistema de navegación, un tanque de combustible,
etc. [1]
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6.12 Perturbación:
Es una señal que tiende a afectar la salida del sistema, desviándola del valor
deseado. [1]
6.13 LDR:
Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el
aumento de intensidad de luz incidente.[3]
6.14 DAQ:
La adquisición de datos es el proceso de toma de muestras señales de que el mundo
real las condiciones físicas de medir y la conversión de las muestras resultantes en
digital de los valores numéricos que pueden ser manipulados por un ordenador de
sistemas de datos (abreviado con las siglas del DAS o DAQ) suelen convertir ondas
analógicas en valores digitales para su procesamiento
DAQ hardware es lo que generalmente las interfaces entre la señal y un PC. Podría
ser en forma de módulos que se pueden conectar a la computadora de los puertos (
paralelo , serial , USB , etc) o las tarjetas conectadas a las ranuras ( S-100 de autobús
, Apple Bus, ISA, MCA , PCI, PCI-E, etc.) en la placa madre. Por lo general, el
espacio en el reverso de una tarjeta PCI es demasiado pequeño para todas las
conexiones necesarias, por lo que un externo caja de conexiones es necesario. El
cable entre la caja y el PC puede ser costoso debido a los cables de muchos, y la
necesaria protección. [3]
La DAQ utilizada en la práctica realizada es de la serie NI-USB-6009. [3]
7. MATERIALES Y METODOS
7.1. Materiales
DAQ(NI-USB-6009) Dispositivo de Adquisición de datos
Software Labview instalado en un PC
Cable conector USB
Sensor de luz foto resistor
8 LED’s
8 Resistencias de 1/8 W de 330Ω
Circuito de acondicionamiento (Amplificador operacional en
configuración seguidor)
Planta de luz para la simulación
PIC 16F877A
Circuito de Potencia para encender el Foco
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PIC 16F877A
DAQ, NI-USB-6009
Sensor de luz fotoresistor
7.2. CONTROL DIGITAL
En la práctica de control digital realizada el objetivo es hacer un control de la
iluminación, en este control se puede fijar un nivel de iluminación ideal o requerida
como set point. Se tiene en total 8 LED’s que dependiendo del nivel de la
iluminación se prenden proporcionalmente.
El sensor de luz es un foto resistor, que envía una señal análoga, esa señal sirve como
la retroalimentación para cerrar el lazo de control.
Para realizar este proceso se ha utilizado el dispositivo de adquisición de datos de NI
(DAQ USB-6009), 8 LED’s conectados a la salida digital de la DAQ, en el puerto 0,
y un sensor fotoresistor conectado al puerto de entrada análoga Ai0.
7.2.1. El control
El control funciona de tal manera que al crear una perturbación el sistema reacciona
y de nuevo genera la cantidad de luz ideal, eso se consigue mediante la programación
en el software de programación visual utilizado Labview.
El rango de salida del sensor foto resistor es de 0.5 en la máxima luminosidad y de
3.8 en la oscuridad.
7.2.2. La programación Labview
Para que el control sea de tipo continuo lo primero es crear un lazo “While”, que
siempre se ejecutará en modo true, y a eso irá conectado un botón Stop, para detener
el control.
El primero paso para tener un control de lazo cerrado es recibir la señal del sensor
análogo y se resta este valor, del valor del set point fijado para crear una señal de
error.
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Fig. 1. Herramienta para adquisición de la señal del sensor (error generado)
Cuando se crea un error, este valor tiene que ser comparado con algún valor para
crear rangos y límites para cada LED, a continuación en la figura 2 se puede ver los
íconos utilizados y en la tabla 1 se muestran los límites definidos para cada LED. La
salida de la comparación cambia de tipo de dato de dinámico a booleano y se
conectará al asistente de generador de señal digital para cada LED.
Fig.2. Programa de Labview parte de comparación
Fig.3. Ejemplo de configuración de cada comparación
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En la pantalla de HMI no hay ningún indicador para el operador en este caso hemos
puesto indicadores numéricos para verificar el encendido de los LED’s dentro del rango
establecido.
Fig.6. Pantalla HMI de indicadores
7.2.3. Circuitería Digital
El circuito digital utilizado para la salida de los LES’s es el siguiente:
Fig.7. Diagrama de conexión de la DAQ
Y el circuito acondicionador del sensor foto resistor es un amplificador
operacional en configuración seguidor.
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Fig.8. Diagrama de acondicionamiento de la señal del sensor
Dentro de la DAQ, se genera el voltaje de 5 voltios necesarios anteriormente
configurados se conectan a una resistencia de 330 ohmios y la tierra que será
común, en el circuito y en el puerto GND de la DAQ.
La salida de la DAQ digital puede generar dos estados altos y bajos en
tecnología TTL, el estado alto es de +2 a +5 voltios y el estado bajo es de 0 a 0.8
voltios.
7.2.4. Resultados Control Digital
Puerto digital del LED límites
Port0/line0 < 0.8
Port0/line1 < 1.25
Port0/line2 <1.875
Port0/line3 < 2.5
Port0/line4 < 3.125
Port0/line5 < 3.75
Port0/line6 < 4.1
Port0/line7 < 4.5
Ninguno >= 4.55
Tabla 1. Indicación de los límites de cada LED
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Esto indica que en caso de que la diferencia o el error generado es de 2,5 voltios se
prenderán los LED’s de los puertos 7,6,5 y 4, esta situación ocurre cuando el set point
está en un nivel alto como por ejemplo en 5 y la planta está con entrada de poca luz y el
sensor entrega una señal de 2.5 voltios, por lo tanto no se prenderán todos los LED’s
sino los que sean necesarios según el programa para generar la cantidad de luz que
generarán 5 LED’s, es decir i ya hay una entrada de luz eso se contará como algunos
LED’s prendidos.
El último caso es cuando el set point es más baja que la oscuridad que se puede crear
apagando todas las luces, en el resto de los límites han sido obtenidos
experimentalmente, a base de pruebas realizadas sobre la planta.
Fig.4. Control digital error positivo
Fig.5. Control digital error negativo
7.3. CONTROL ANALOGO PID
Este control se lo realizará mediante un control PID, el cual será desarrollado por
programación en LABVIEW, para su facilidad de aplicación.
El objetivo es fijar un nivel de luminosidad de aplicación mediante un setpoint
preestablecido, el cual será variado dependiendo de la luminosidad deseada, para
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esto se tiene un sistema de lazo cerrado (ver Fig 6.), dado que la
retroalimentación generará un error entonces se podrá aproximar la luminosidad
deseada disminuyendo el error progresivamente.
Fig.6. Planta de Luz PID Lazo Cerrado
La maqueta en la cual se montó al circuito consta de un foco AC, y un LDR que
es un sensor de LUZ, debido a su facilidad para acondicionar la señal y bajo
costo.
Lo que se hizo, fue la implementación del circuito (plata de LUZ y Sensor)
haciendo una pequeña caja negra para simular una habitación, cuarto, etc., de ese
se puede trabajar con perturbaciones reales y tratar de estabilizar nuestras
constantes del PID.
Al igual que en el control digital nos hemos ayudado de la (DAQ USB-6009)
para comunicarnos con la computadora pero a diferencia del digital aquí
utilizaremos el puerto AI0 para la lectura del sensor y el puerto AO0 para la
salida de la DAQ hacia el PIC.
7.3.1. La programación Labview
En la programación dentro de entorno de LBVIEW como se puede ver en la
(fig.7), se ha desarrollado un control PID con el mismo control ya predefinido
entre las herramientas del software el funcionamiento es sencillo del control lo
que hace es adquirir el dato del sensor mediante la DAQ esta señal será filtrada
con un MEAN para obtener una señal más pura, este dato le aremos una resta ya
que el sensor nos está enviando una lógica inversa y para evitar conflictos en el
control se realizara esto, luego esta señal junto con la del set point y todas sus
ganancias entraran al icono del PID para luego ser procesada esta señal y salir
hacia la DAQ.
Para que el control sea de tipo continuo lo primero es crear un lazo “While”, que
siempre se ejecutará en modo true, y a eso irá conectado un botón Stop, para
detener el control.
PLANTA DE
LUZ
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Fig.7. Programa PID para el control Análogo de la planta
En la pantalla HMI podemos ver los resultados de las señales de entrada
(Sensor) y la salida (PID), también podemos observar el cuadro de las constantes
proporcional, integral y derivativa, esta pantalla es de gran ayuda para estabilizar
la planta.
Fig.7. Pantalla HMI para el control PID Análogo de la planta
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7.3.2. Control PWM para el control del Foco
Fig.8. Circuito esquemático de conexión del FOCO y Sensor
Este circuito es la interface de conexión entre la DAQ y los circuitos de
Potencia, la función que cumple el PIC es transmitir los pulsos mediante el canal
PWM para el control de intensidad del FOCO a continuación se explicara el
programa que se realizo para configurar el puerto 17 que es el que envía los
pulsos, y también la configuración que se realizo en el conversor análogo a
digital del puerto dos.
#INCLUDE <16F877A.H>
#DEVICE ADC=10
#USE DELAY(CLOCK=4000000)
#FUSES XT,NOWDT
void main()
{
INT16 valor;
setup_timer_2(t2_div_by_4,249,1); //Configuracion de Timer 2 para establecer
frec. PWM a 1kHz
setup_ccp1(ccp_pwm); //Configurar modulo CCP1 en modo PWM
setup_adc_ports(all_analog); //Configurar ADC
setup_adc(adc_clock_internal);
while(true)
{
set_adc_channel(0); //Seleccionar Canal 0 para sensor
valor=read_adc(); //Leer ADC
set_pwm1_duty(valor); //Transferencia de senal de control al actuador
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delay_ms(2); //Periodo de muestreo T=0.2s
}
}
7.3.3. Resultados Control PID Análogo
Fig.9. Implementación de la Planta
Tal como ya se explico el sensor envía datos a la DAQ el mismo que es procesado con
un control PID y lo único que se tiene que hacer es sintonizar la planta, en nuestro caso
lo intentamos hacer con Ziegler-Nichols obteniendo como resultado una constante
proporcional de 1.18 y la constante integral y derivativa son 0 cabe resaltar que
estabilizar una planta de LUZ sin conocer su función de transferencia es muy
complicado en especial porque las plantas de luz son muy sensibles ante las
perturbaciones, se conoce que la planta de LUZ que ha logrado tener más eficiencia es
un modelo que tiene un 35% de eficiencia por lo que se puede ver que de los modelos
matemáticos mas difícil de obtener es de una planta de Luz y es por eso que nuestro
control es aceptable pero no eficiente al 100%.
Fig.9. Calibración de la Planta
SENSOR
LDR
FOCO
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Fig.9. Circuito de Potencia
Fig.9. Circuito Seguidor para LDR y configuración del PIC
7.4. CONTROL DIFUSO (FUZZY)
La manera de proceder para realizar el control difuso de la planta será
basándonos en el principio que conllevo a su realización: “Estabilización
luminosa del sistema”, se buscará conseguir un punto de equilibrio luminoso
dentro de la planta, para ello nos valdremos del control difuso, con el cual se
controlaran los elementos que regirán las variables de trabajo:
- Alumbrar: A cargo del foco, se controlara su intensidad para aumentar o
disminuir la claridad.
Con esta variable se podrá realizar el control de la planta de luz.
7.4.1. Creación de la funciones de Pertenencia
Se comienza estableciendo los rangos.
Para eso ya se obtuvo anteriormente una medición de los rangos, tanto para el
foco, como para el sensor utilizado, responsable de dar lectura de la luz
existente, un LDR.
Para la entrada (Sensor de Luz (LDR)):
ACONDICIONAMIENTO
DEL LDR
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Simplemente se ve los rangos de voltaje que nos va a enviar el circuito de
acondicionamiento y se anota los rangos en los que se desea que trabaje el
sensor.
Para la salida (Foco):
Para el foco simplemente se toma el rango de 0 a 5 V que es lo que nos da los
pulsos para controlar el foco.
Así podemos ver los rangos en los que va a trabajar nuestro controlador Difuso
en la tabla 2 de a continuación.
DESDE HASTA
SENSOR LDR 0,6 V 3,8 V
FOCO 0 5 V
Tabla 2. Rangos de trabajo
7.4.2. Diseño del Controlador Difuso (Regulador Difuso)
Para el diseño de controlador es necesario fijar intervalos de operación en los
cuales se maneje estados de control, considerando las variables lingüísticas a los
rangos numéricos establecidos dependiendo de los rangos con los que se
trabajará en el sistema.
Se dividió estas variables en grupos considerablemente apreciables.
SENSOR LDR
CLARO C 0,6 – 1,4
POCO CLARO PC 1,1 – 2,2
MEDIO M 1,7 – 2,9
MEDIO OSCURO MO 2,5 – 3,4
OSCURO O 3,12 – 3,8
Tabla 3. Intervalos de Operación del Sensor
Se clasifico nuestro sensor en la tabla 3., según los rango que nos daba es así que
cuando hay claridad total nos da un mínimo valor y en oscuridad total un
máximo valor.
FOCO
SIN LUZ SL 0 – 1,4
POCA LUZ PL 0,5 – 2,5
MEDIA LUZ MEDL 1,5 – 3,5
LUZ L 2,6 – 4,5
MUCHA LUZ ML 3,6 – 5
Tabla 4. Intervalos de Operación del Foco
Para el caso de los focos los intervalos fueron descritos para la regulación de la
intensidad de los mismos.
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7.4.3. Fuzzyficación de las funciones de membrecía.
Se realizó la fuzzyficación considerando a las funciones de membresía de los
extremos como funciones trapezoidales, debido a que así se consideran
tolerancias en caso de que el intervalo baje o suba excediendo sus límites, para el
resto el proceso es con funciones triangulares.
Para el Sensor:
Basándonos en los intervalos de la función de membrecía SENSOR (Tabla 3), se
crea la fuzzyficación de la función.
Fig.10. fuzzyficación para el Sensor
Para el Foco:
Bajo los mismos parámetros se construye la fuzzyficación para la función
FOCO. Se utiliza la tabla 4.
Fig.10. fuzzyficación para el Foco
7.4.4. Reglas Difusas (Heurísticas).
Establecidas de acuerdo al requerimiento de cómo se quiera establecer la
estabilidad en el sistema, se interrelacionan entre sí para obtener un fin común.
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Fig.11. Reglas para el Sistema
7.4.5. Respuesta de las funciones de salida con respecto a la entrada.
Mediante el Diseñador de Sistemas difusos (Fuzzy System Designer) en
LabVIEW, se obtuvo el comportamiento de las funciones de salida con respecto
a la de entrada, esta respuesta es la forma cómo interactúan y como se presentan
los resultados.
Fig.12. Respuesta de la función Foco con respecto a la función Sensor.
7.4.6. La programación Labview
La programación que se ha realizado para hacer el control Fuzzy es sencilla ya
que solo se utiliza dos herramientas de fuzzy el uno es el LOAD FUZZY
SYSTEM esta herramienta nos permite cargar las funciones de membrecía .fis
anteriormente creadas y la otra herramienta es el FUZZY CONTROLLER esta
herramienta como su nombre lo indica es la que realiza el control sobre la planta
cabe destacar que la programación es en lazo abierto.
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Fig.12. Programa FUZZY para una planta de Luz
En la pantalla HMI podremos visualizar la forma de onda o señal que nos da la
planta y podemos ver que en la práctica este control estabiliza de una manera
rápida y eficiente, en esta pantalla podemos ver la respuesta del sensor y la señal
de salida FUZZY.
Fig.13. HMI FUZZY para una planta de Luz
Nota: Por otra parte la circuitería tanto del sensor como del foco es la misma
utilizada para el control PID analógico que se lo puede revisar en el punto 7.3.2
7.4.7. Resultados Control FUZZY Análogo
Una vez energizados los circuitos de control, y establecida la comunicación con
la computadora, el programa que se empleó para realizar el control de la planta,
empieza a estabilizar de forma instantánea la intensidad del foco, dando como
resultado un equilibrio en la luminosidad del sistema.
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Fig14. Variación de Luminosidad
7.5. Control fuzzy con retroalimentación
7.5.1. Funcionamiento y comportamiento
El control difuso con la retroalimentación hace mejora bastante a un sistema de control,
generar una señal de error es mucho más preciso que trabajar con una señal de entrada
del sensor como los casos anteriores.
El esquema de un control fuzzy con retroalimentación es el que se muestra a
continuación:
Fig. . Esquem de control difusa con retroalimentación
La señal de error se genera a partir de la diferencia que se obtiene del valor deseado de
la luminosidad y el valor real que está recibiendo el sensor, mientras más pequeño sea
el valor del error el control es más preciso y trata de buscar un estado de estabilidad y
aumenta la luz hasta generar un error de cero, en este punto se llega a la estabilidad
hasta que haya alguna perturbación o cambio de set point.
7.5.2 Control y programación
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La programación visual de este tipo de control es muy parecido al resto de los controles
difusos, como ya se ha dicho anteriormente la entrada de control esta vez es el error
generado por la diferencia entre el sensor análogo y el set point fijado por el usuario.
Este error es un resta: SP - Valor_Sensor
Se debe tener en cuenta que este valor puede tener valores positivos y negativos y el
objetivo de control es llegar al valor cero.
7.5.2.1 Creación de funciones de membrecía
Para la creación de funciones de membrecía se necesita establecer los rangos de entrada
y salida, para el rango de entrada es posible llegar a tener valores negativos.
Estos valores negativos se pueden interpretar como una luminosidad imposible que aun
prendiendo al 100% el foco, no se está logrando llegar al valor de setpoint.
Este caso ocurre en este caso con los valores bajos de setponit y cuando el sensor se
encuentra en la máxima oscuridad, es ahí donde se genera un error de tipo negativo, ahí
el control hace su máximo esfuerzo para compensar ese valor negativo prendiendo al
100% el foco, esto significa enviar 5voltios analógicos por el puerto de salida análoga.
En la siguiente tabla (Tabla_4) se puede observar los rangos establecidos para la salida
y entrada.
Tabla_4
Funciones de membrecía de salida
Rango total de 0 a 5 (voltios)
Salida Tipo Rangos
100% Triangular 5/5/5
ML (mucha luz) Trapezoidal 3.5/4/4.5/5
L (Luz) Triangular 2.5/3.5/4.5
LM (Luz media) Triangular 1.5/2.5/3.5
LB ( luz baja) Triangular 0.5/1.5/2.5
PL (poca luz) Trapezoidal 0/0.25/1/1.5
Tabla_5
Funciones de membrecía de entrada
Rango total de -5 a 5 (voltios)
Entrada Tipo Rangos
erneg (error negativa) Triangular 5/5/5
ermin (error mínima) Trapezoidal 3.5/4/4.5/5
erpeq (error pequeña) Triangular 2.5/3.5/4.5
ermed(error media) Triangular 1.5/2.5/3.5
ergr ( error grande) Triangular 0.5/1.5/2.5
ermax(error máxima) Trapezoidal 0/0.25/1/1.5
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A continuación están mostrados las funciones de membrecía de manera gráfica:
Fig. . Fuzzificación de entrada y salida
7.5.2.2 Reglas para el funcionamiento del control
Las reglas que se han establecido para este control son bastante simples, y es de forma
descendiente , debido al comportamiento del sensor que en máxima oscuridad entrega
máximo voltaje, se han establecido reglas que definen mientras más voltaje haya debe
haber mayor luminosidad , por lo tanto mayor voltaje de salida en el puerto análogo.
Tabla_6:
Reglas para el control fuzzy retroalimentada
Si “Error” es “erneg” entonces “Foco” es “100%”
Si “Error” es “ermin” entonces “Foco” es “ML”
Si “Error” es “erpeq” entonces “Foco” es “L”
Si “Error” es “ermed” entonces “Foco” es “LM”
Si “Error” es “ergr” entonces “Foco” es “LB”
Si “Error” es “ermax” entonces “Foco” es “PL”
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Fig.. Reglas de control fuzzy retroalimentada
7.5.2.3 Diagrama de bloque en Labview
El diagrama de bloques para el control fuzzy con retroalimentación es simple y parecido
a los casos anteriores.
Fig.. Diagrama de bloques de fuzzy retroalimentada
7.5.3 Resultados
En el control fuzzy con retroalimentación no se obtuvo resultados muy esperados, ya
que debido a la inestabilidad y frecuencia del foco el sensor capta señal inestable y todo
el control se vuelve inestable.
Para mejorar esta inestabilidad se ha hecho con mayor unión entre las funciones de
membrecía de salida al foco, y se ha llegado a los siguientes resultados.
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Fig.. Resultado de fuzzy retroalimentada
Fig.. Otros resultados del control fuzzy retroalimentada
8. CONCLUSIONES
La utilización de las herramientas que proporciona National Instruemnts
como es la tarjeta de adquisición de datos (DAQ) el software de
programación visual facilita bastante este tipo de control ya que
comparado con una control mediante programación de PIC es mucho
más complejo ye demoroso.
La DAQ es una herramienta muy útil pero es para aplicaciones de baja
potencia, de manera que para prender un foco de 110 VAC, se tuvo que
recurrir a la conversión de señal análoga a PWM y un circuito análogo de
potencia para obtener el resultado deseado.
La diferencia entre el control on/off o digital y la análoga es muy
relevante, en el control digital el circuito no es de potencia y se trabaja
con voltajes bajos, LED’s en cada puerto de DAQ, el control es fácil y
mediante comparaciones básicas se puede llegar a obtener un buen
control digital, pero a nuestro criterio es poco aplicable para un control
de iluminación, porque para llegar a tener la luminosidad de un foco AC
se necesita muchos más LED’s y la DAQ no tiene la capacidad física
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para conectar esta cantidad de LED’s, además es un gasto extra de
energía y material.
Podemos concluir que la estabilización de una planta de luz se necesita de
gran destreza para poder estabilizar un sistema el cual no se posee modelo
matemático es por eso que se ha probado con varios controladores para de
esta manera poder darnos cuenta cual es el mas eficiente al trabajar con este
tipo de plantas.
Las regulaciones multivariables se pueden realizar de forma rápida,
comprensible y orientada hacia problemas. Esto se aplica sobre todo cuando
no hay ningún modelo de sistema controlado o cuando el modelo presenta
una estructura no-lineal desfavorable.
La manera como se consideró los rangos de operación fueron de tal forma
que sean tangibles, eficientes y confiables, necesario para poder asumir
intervalos de operación y estabilidad en el set point que otorgue la planta .
Con la fijación de Set point es importante tener en cuenta que en algunas
ocasiones se obtendrá un resultado no muy adecuado ya que si el set point es
muy alto y el foco o los LED’s están prendidos al 100% y no se logra llegar
a la estabilización es porque la luz nunca llega a ser lo fijado como deseado,
lo que ocurre en caso del control digital con los LED’s que nunca se logra
llegar a un nivel muy alto de luminosidad, y también hay casos en el que la
oscuridad aunque apagando todas las luces no se logra obtener la oscuridad
deseada, estos problemas se tendrán que configurar para cada planta en
posiciones en donde serán ubicados.
9. REFERENCIAS
[1] Introducción a la Implementación de Controladores PID Análogos -
Juan Antonio Contreras Montes
[2] Diseño e Implementación de un Sistema de Control Digital de
Posición para un Motor DC Presentado-Edwin Alonso
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Motor_controller
[4]http://www.gunt.de/download/fuzzy_control_spanish.pdf
