Diseño y elaboración de guías de práctica para implementar controladores mediante lógica difusa (página 2)
Enviado por Pablo Turmero
EJEMPLO REGLA SI < Velocidad es Rápida Y Distancia es Muy cerca > ENTONCES < Desacelerar Todo >
BASE DE REGLAS FRENADO
DEFINICION CONJUNTO DIFUSO
CONJUNTOS DIFUSOS
CARACTRISTICAS CONJUNTOS DIFUSOS DE LA VARIABLE VELOCIDAD Universo de Discurso Contexto Marco de conocimiento
CONJUNTOS DE LA VARIABLE DISTANCIA y DESACELERACION
OPERACIONES ENTRE CONJUNTOS DIFUSOS INTERSEECION (AND) UNION (OR) COMPLEMENTO (NOT) LOGICA DIFUSA
FUSIFICACIÓN EJEMPLO Velocidad = 60 km/h Velocidad =95 km/h
INFERENCIA VELOCIDAD DISTANCIA Grado activación consecuencia
DEFUSIFICACION
FUNCIONAMIENTO SISTEMA DE LOGICA DE FRENADO ENTRADAS SALIDA VELOCIDAD DISTANCIA DES ACELERACION BASE DE REGLAS INFERENCIA FUSIFICACION DEFUSIFICACION 1 2 3 4 5
(1) FUSIFICACION VELOCIDAD = 95 KM/H DISTANCIA = 14 M VL Distancia VL Velocidad
(2) INFERENCIA
(3) Salida Difusa
(4) Agrupación Conjunto Difuso Resultante
(5) Defusificación Centro Promedio (CA)
Esquemas difusos para el área de control de procesos
Sistema de control realimentado con controlador difuso
Supervisor difuso de controladores PID
Conmutador inteligente de controladores convencionales
FUZZY DESIGNER
FUZZY DESIGNER
FUNCIONALIDAD
Principales herramientas
Metodología en Control inteligente
Esquema guías de laboratorio
Guías de laboratorio
Objetivos Guía 1 Objetivos: Manejar las funciones básicas del software FUZZY DESIGNER. Crear sistemas de lógica difusa en FUZZY DESIGNER y en un programa en MATLAB para el control difuso tipo PI para el control de temperatura. Comparar la respuesta obtenida en cada parte del sistema de lógica difusa entre MATLAB y FUZZY DESIGNER. Simular la respuesta de la planta de temperatura controlada usando su función de trasferencia. Generar el bloque de instrucción Add-On en el FUZZY DESIGNER.
Descripción del problema guía 1 Los sistemas de lógica difusa son ampliamente usados para crear controladores a base de colecciones de reglas que describen el mejor curso de acción a tomar dependiendo de los estados del proceso.
Es importante conocer cómo trabajan en conjunto estos sistemas de lógica difusa, para lo cual, en MATLAB se escribirá programas para las distintas etapas del sistema y su resultado será comprobado en FUZZY DESIGNER.
OBJETIVOS GUIA 2 Diseñar el controlador difuso tipo PI. Analizar los efectos en la respuesta de la planta de temperatura PCT2 en relación al cambio de los parámetros del controlador difuso.
DESCRIPCION DEL PROBLEMA GUIA 2 Se requiere diseñar un controlador difuso tipo PI en la herramienta FIS EDITOR de MATLAB para la planta de temperatura PCT-2.
En SIMULINK, simular los efectos en la respuesta de la variable controlada en relación al cambio de los parámetros del controlador difuso.
Para la simulación se utilizará el modelo matemático de la planta de temperatura.
OBJETIVOS GUIA 3 Implementar un controlador difuso tipo PI mediante un PLC Compact Logix para el control de flujo en la estación PS-2800 del laboratorio CIM-2000.
Crear e importar la instrucción Add-On al lenguaje escalera del RS-LOGIX 5000.
Monitorear y sintonizar en línea el controlador difuso tipo PI.
DESCRIPCION DEL PROBLEMA GUIA 3 Controlar la cantidad de flujo de agua corriente para el enjuague en la piscina B4 de la estación PS2800 del laboratorio CIM2000 con un controlador difuso tipo PI, los parámetros de desempeño requeridos del proceso controlado son los siguientes: Rango de trabajo: 600-900 cm3/min. Sobre pico: 15% Tiempo de estabilización: 20 seg Error en estado estable: ± 50 cm3/min.
OBJETIVOS GUIA 4 Evaluar las ventajas de un supervisor difuso.
DESCRIPCION DEL PROBLEMA GUIA 4 Debido a que la planta de temperatura tiene una placa metálica de obstrucción de aire, la cual varía el flujo del mismo dependiendo de su posición, ocasiona que un controlador clásico no conserve su mismo desempeño, debido a que se modifica el modelo matemático para el cual fue sintonizado.
Se requiere aplicar sistemas de lógica difusa para supervisar los estados del proceso, y dependiendo de ellos, cambiar dinámicamente las constantes proporcional y derivativa de un controlador PID clásico sintonizado por el método de Ziegler Nichols.
Anexo: Sistema difuso
Anexo:base de reglas
Anexo: Programa en el PLCmain rutine
Anexo: Programa en el PLCsubrutina escalamiento
Anexo: Programa en el PLCsubrutina integral
Anexo: Resultados
Conclusiones Con el estudio e investigación de la teoría de lógica difusa y ocupando la funcionalidad del software FUZZY DESIGNER se logró constatar la factibilidad de implementar sistemas difusos en el área de control de procesos, mediante el PLC Compact Logix L43.
Los sistemas de lógica difusa emulan la manera en como las personas toman decisiones en lo cotidiano de su razonamiento, el cual se basa en reglas del tipo SI- ENTONCES, que asocian variables en cuantificaciones subjetivas a la percepción de cada individuo “Mucho, Caliente, Rápido, Pesado…etc”.
Conclusiones El software FUZZY DESIGNER es un programa de RockWell Automation, el cual permite crear sistemas de lógica difusa de forma intuitiva debido a que tiene programación grafica en todos los elementos que conforman al sistema.
Dentro de su principal funcionalidad está en la creación de la instrucción ADD-ON para utilizar esquemas difusos en la programación en escalera del RsLogix 5000, software utilizado para la programación del PLC Compact Logix L43.
La primera guía es introductoria a la teoría difusa y al software FUZZYDESIGNER.
En esta guía los estudiantes realizan un programa en MATLAB de todos los elementos del sistema difuso, y los resultados obtenidos son comparados con los obtenidos del simulador del FUZZY DESIGNER.
conclusiones La segunda guía es analítica debido a que con ella los estudiantes pueden visualizar los cambios en la respuesta del sistema a razón del cambio en los parámetros del controlador difuso.
La tercera guía es aplicativa, en ella los estudiantes implementan un controlador difuso en el PLC para el control de flujo, constatan la utilidad de la teoría difusa para aplicaciones a nivel industrial donde por lo general se dedican PLC’s para la tarea de control.
La cuarta guía, es un extra, debido a que en ella los estudiantes aplican teoría difusa para esquemas de control distintos, donde se cambian dinámicamente las constantes KP y KD, para obtener mejor desempeño en los controladores PID sintonizados por Ziegler Nichols.
recomendaciones Es necesario que el estudiante, conozca la programación en lenguaje escalera y bloques funcionales del RSLogix 5000. Adicionalmente se requiere que esté familiarizado con el software Intouch o afín para la realización de un HMI.
Se recomienda al Profesor que use estas prácticas, de todas las herramientas teóricas de lógica difusa en clases para que los estudiantes no tengan vacíos teóricos al momento de ocupar sistemas de lógica difusa.
Se recomienda que la Universidad implemente un laboratorio para la asignatura de Control Inteligente, con plantas de procesos, PLC con sus respectivos módulos de entradas y salidas Análogas.
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