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UNIVERSIDAD DE FUERZAS ARMADAS “ESPE” DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

ASIGNATURA: CONTROL INTELIGENTE

Actividad No 18 “Implementación de un controlador neuronal usando Matlab y

tarjeta de adquisición” (2 puntos a la nota parcial).

Fecha: Lunes, 16 de Junio del 2014.

Nombre alumno: Evelyn Gabriela Lema Vinueza.

NRC: 2055

Objetivo: Describir la funcionalidad, los elementos y el proceso de implementación de un

controlador neuronal usando Matlab y una tarjeta de adquisición.

La actividad iniciará con una lectura de la tesis desarrollada por Ing. Capelo y Cabezas “Diseño e

implementación de controladores inteligentes para la unidad Air Flow Temperature Control

System”. También deberán leer la tesis de Ibarra Acuña “Diseño e implementacion de un sistema

controlador de temperatura PID para la unidad Air flow temperature control system mediante la

utilización de la herramienta RTW (real time workshop) de Matlab”

1. ¿Qué consideraciones realiza Matlab para lograr que un código de simulink trabaje en tiempo

real?

La interconexión a nivel de computadores y tarjetas de adquisición de datos a procesos, nos permite

realizar experimentos y desarrollar proyectos en diferentes áreas.

Matlab presenta una aplicación para hacer simulaciones en tiempo real, la toolbox Real Time Workshop.

Esta herramienta permite realizar aplicaciones de control y simulaciones en tiempo real para plantas

físicas. También es necesario para que un código de simulink trabaje en tiempo real se necesita de

una toolbox llamada Real Time Windows Target que es una herramienta que permite adquirir y

generara señales en tiempo real; para la comunicación entre el computador y un entorno exterior

se necesita de una tarjeta de adquisición de datos.

2. ¿Qué elementos del Simulink se utilizan para el trabajo en tiempo real?

Simulink es una herramienta que permite desarrollar el modelo de un sistema de una forma sencilla e

intuitiva para el usuario. El Real Time Workshop es una herramienta que permite capturar y generar

señales en tiempo real mediante diagramas de bloques generados en Simulink. Además, se pueden

visualizar estas señales, cambiando y controlando parámetros, todo en tiempo real. Para hacerlo

posible tienen que haber un elemento físico que interactúe entre Simulink y el elemento exterior que

se desea controlar, recoger señales este elemento es la placa de adquisición de datos, que es la que

permite operar con las señales de entrada y/o salidas analógicas y digitales.

Para la interpretación del código utilizado por esta herramienta necesita de algunos elementos como

son:

Entradas y/o salidas analógicas

Entradas y/o salidas digitales

Entrada para contador de pulsos

Salida de Frecuencia por ancho de pulso PWM

Entrada de Encoder

Entrada y Salida tipo Stream

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3. Que elementos intervienen en la implementación física de un controlador mediante PC del “Air

Flow Temperature Control System”, indique el diagrama de las conexiones requeridas.

Los elementos que intervienen en la implementación física para que sea posible la interacción entre la

planta en este caso la unidad Air Flow Temperature Control System y el computador se detallan a

continuación por medio de un esquema.

Figura 1. Elementos Físicos para la Interconexión entra la Planta y el PC

La interconexión de los elementos anteriormente mencionados será la siguiente:

4. ¿Cuál es el procedimiento para construir un modelo real en Matlab y que significa la conexión

al objetivo (“connect to target”) que se debe realizar previamente antes de ejecutarlo?

Simulink permite crear modelos para la realización de ensayos en tiempo real sobre un ordenador,

permitiendo la adquisición de señales desde un sistema real mediante una tarjeta de entradas y salidas.

Para ello se dispone del correspondiente modelo en Simulink que incluye los bloques específicos. Con lo

anteriormente mencionado podemos decir que el procedimiento para construir un modelo real en Matlab

es:

Conector SCB-68

Cable NI SHC68-68-

EPM

Tarjeta Adquisición de Datos PCI

6221

Computador

(Matlab)

Unidad Air Flow

Temperatura

(Planta)

Computador

(Matlab)

Tarjeta Adquisición

de Datos PCI 6221

Unidad Air Flow

Temperatura

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Creación de un Modelo

En el menú principal se seleccionara FileNew Model. Es aquí donde se abrirá la

ventana de edición donde se creará el modelo Simulink. Una vez creado el modelo y

parametrizados todos sus bloques se procede a la simulación.

Connect to target

Por medio de esta opción se podrá realizar la conexión entre el modelo de control

anteriormente implementado en Simulink y la tarjeta de adquisición de datos externa. Se

deberá ejecutar el modelo y se comenzara a obtener datos del sistema externo conectado a la

tarjeta de adquisición.

5. ¿Qué es y para qué se utiliza el RTWT kernel. Cómo se instala?

Un componente clave del Real Time Workshop es un kernel en tiempo real que hace de interfaz con

el sistema operativo Windows para asegurar que la aplicación en tiempo real se está ejecutando en el

tiempo de muestreo seleccionado. El kernel asigna la prioridad más elevada de ejecución para la

aplicación en tiempo real y lo hace utilizando el reloj interno del ordenador como fuente principal de

tiempo.

El procedimiento necesario para la instalación del RTWT kernel se detallan en los siguientes pasos:

1. En la ventana de MATLAB se escribe:

rtwintgt – install

2. Se mostrará un mensaje de confirmación se deberá ingresar “y” que representa YES.

3. Se mostrará un mensaje de confirmación exitosa de la instalación.

4. Se deberá reiniciar el equipo si así lo pide el programa, aunque es recomendable reiniciar

el computador antes de utilizar el kernel.

5. Para comprobar la correcta instalación se introduce:

Rtwho

6. Matlab mostrara el siguiente mensaje:

Mientras no exista ninguna ejecución por Real Time, el kernel permanecerá inactivo permitiendo

el uso de las demás aplicaciones de Windows, cuando el kernel está trabajando demanda un

mayor trabajo del CPU.

6. Describa el procedimiento de diseño de un control neuronal.

El procedimiento para el diseño de un control neuronal no es complicado ni algo fuera de lo común

siempre y cuando se cumplan con una seria de pasos establecidos en donde se encuentra en forma general

el modelamiento e identificación del sistema a prueba. Estos pasos de muestran de forma detallada en los

siguientes ítems.

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7. Prepare un documento en forma individual y publíquelo en el foro creado para el efecto.

Este trabajo fue realizado por medio de la información encontrada en los siguientes links:

http://deeea.urv.cat/public/PROPOSTES/pub/pdf/1088pub.pdf

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/electronica/n18_2006/a01.pdf

http://www.um.es/iindus/jcervera/investigacion/PFC-jcervera.pdf

http://ocw.upm.es/ingenieria-de-sistemas-y-automatica/control-de-procesos-

industriales/Contenidos/Problemas/guia-de-simulink-para-ioi

Yo Evelyn Gabriela Lema Vinueza afirmo que esta actividad es de mi autoría y establezco que

para la elaboración de la misma he seguido los lineamientos del Código de Ética de la

Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE

Identificación de la planta de estudio

Parámetros de entrenamiento de la red neuronal en base a un conjunto de datos requeridos que permita imitar a la planta.

Identificación y entrenamiento de la red neuronal que imita el modelo de referencia.

Entrenamiento de la red neuronal final de la cual se obtendrá la red neuronal de control

Implementación y evaluación de la red neuronal de control en el sistema a controlar.