Ing. José C. Benítez P.

Inteligencia Artificial

y Sistemas Expertos

Sistemas de Control basados en Lógica Borrosa

Laboratorio:

� Objetivo

� Fundamento teórico: Los sistemas difusos.

� Laboratorio: Sistemas Difuso con MatLab.

� Conclusiones.

� Tarea.

Sistemas de Control basados en Lógica Difusa

Objetivos

� Revisar los conceptos de los sistemas basados en lógica

difusa comúnmente llamados sistemas difusos.

� Desarrollo de un ejemplo de control difuso mediante

MatLab.

� Fortalecer su competencia redactora del alumno mediante la

redacción del informe de laboratorio con el desarrollo y

preguntas del laboratorio.

Sistema difuso con Matlab

EJEMPLO: Modelar un SCbLB con Matlab:

Se desea implementar una lavadora con un sistema difuso. En tal

sentido se ha propuesto un sistema de control difuso con las

siguientes características:

- Entradas: Peso y Nivel de suciedad.

- Salida: Cantidad de Detergente.

--------------------------------------------------------------------------

Se define las Reglas Difusas para el nivel de detergente:

Sistema difuso con MatlabSe define las Reglas Difusas para el nivel de detergente:

Peso Suciedad

Cantidad de

detergente:

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

1. Ingrese al MatLab

2. Escriba Fuzzy en el Command Window

Figure 1: Interfaz Grafica de

Lógica Difusa para MatLab

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

3. Si desea Adicionar una entrada o

salida en el sistema,

seleccionamos Edit, Add variable.

Figure 2: Adicionar una entada al sistema difuso

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

4. Para nuestro sistema debemos

adicionar una entrada mas.

Figure 3: Sistema Difuso con 2 entradas.

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

5. Procedemos a cambiar los nombres

de las variables de entrada. En la

figura 3 seleccionamos input1 y lo

cambiamos por Peso; seleccionamos

input2 y lo cambiamos por nivel de

suciedad. Finalmente seleccionamos

output1 por cantidad de detergente.

6. Para guardar el archivo seleccionamos

file� export� to file

Figure 4: Guardar archivo de trabajo

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

7. Guardamos el archivo con el nombre

lavadora. A continuación debemos

especificar las funciones de

pertenecía de los conjuntos .

8. Seleccionamos Edit � Membership

Funcions

Figure 5: Modificar los parámetros de las

funciones membership.

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

9. En la figura 6 se muestra las

funciones de pertenencia para

cada uno de los conjuntos difusos.

De manera demostrativa se

realizara la implementación de la

primera variable Peso.

Figure 6: Funciones membership de la

variable Peso.

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

10. Según datos del problema la

variable peso posee un rango de

[0-10], para obtener este rango

seleccionamos en el campo range

el intervalo de [0-10]. Además

seleccionamos Edit � Add

Custom MF �Enter para tener

cuatro funciones de pertenecía.

Figure 7: Adicionar las funciones

membership.

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

11. En el campo MF name escribimos

mf4, para evitar confusiones. En el

siguiente paso cambiaremos todos los

nombres de acuerdo a nuestro

problema.

Figure 8: Cambio de nombre la función

membership adicionada.

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

12. La variable peso posee cuatro funciones de pertencia como se describen a

continuación:

• Liviano: Función trapecio truncado. Constante de [1-2] y decreciente en

forma lineal de [2-3].

• Regular: Función triangular de [2-6] con un cenit en 4.

• Pesado: Función triangular de [4-8] con un cenit en 6.

• Muy pesado: Función trapecio truncado. Constante de [8-10] y creciente en

forma lineal de [7-8].

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

13. Para completar las cuatro funciones de partencia para la variable peso, ingresamos

al sistema los valores que se presentan en la siguiente tabla 1.

Tabla 1: Valores para las funciones de pertenencia de la variable Peso.

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

14. Luego de completar las cuatro funciones de partencia se podrá visualizar la

siguiente pantalla tal como describe la figura 9.

Figure 9: Sistema Difuso con 2 entradas.

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

15. De la misma manera la variable de entrada Nivel de suciedad y la variable de salida

Cantidad de Detergente debe ser llenado.

16. Para adicionar las reglas difusas seleccionamos Edit-�Rules.

Figure 10: Sistema Difuso con 2 entradas.

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

17. Aparecerá la

siguiente

pantalla que se

muestra en la

siguiente figura

11.

Figure 11: Sistema Difuso con 2 entradas.

Sistema difuso con MatlabUsando el Toolbox de MatLab:

18. Una vez en la pantalla de la figura 11, se pueden editar reglas basándose en

reglas if then. Para adicionar una regla se debe seleccionar las opciones que

presentan las entradas y la salida e ingresar la regla deseada para finalmente

presionar Add rule.

19. De esta manera todas las reglas difusas deben se reingresadas al sistema.

20. Para analizar nuestro sistema difuso para diferentes valores de entrada

seleccionamos view�rules automáticamente se mostrara la salida del sistema

para diferentes entradas.

Figure 11: Sistema Difuso con 2 entradas.

Laboratorio

1. Implemente un sistema difuso para el control automático de frenado en un

automóvil. Considera las variables presión y radio como variables de entrada.

a. Diseñe sus reglas difusas.

b. Diseñe las funciones de pertenencia (tipos y rango).

c. Compruebe su sistema con el toolbox de fuzzy logic.

2. Implemente un sistema difuso para el control automático de un ventilador en

una sala de conferencias. Considera las variables temperaturas y número de

personas como variables de entrada.

a. Diseñe sus reglas difusas.

b. Diseñe las funciones de pertenencia (tipos y rango).

c. Compruebe su sistema con el toolbox de fuzzy logic.

3. Implemente un sistema difuso para el control automático de encendido de un

motor del discovery. Considera las variables de entradas que estime

pertinentes.

a. Diseñe sus reglas difusas.

b. Diseñe las funciones de pertenencia (tipos y rango).

c. Compruebe su sistema con el toolbox de fuzzy logic.

Informe de Laboratorio

� El Informe de Laboratorio es un documento gráfico en lo posible y es

redactado en Word con el desarrollo del laboratorio.

� Niveles de Informe:

� Primer nivel: Observaciones. Imágenes con comentarios cortos.

Redactar al ir desarrollando el laboratorio. (Requiere desarrollar el

laboratorio).

� Segundo nivel: Conclusiones. Redactar al terminar el

laboratorio.(Requiere haber desarrollado el laboratorio).

� Tercer Nivel: Recomendaciones. (Requiere lectura de otras

fuentes).

� Dentro de su Carpeta Personal del Dropbox crear una carpeta para el

laboratorio con el siguiente formato:

IAySE_PaternoM_Lab

� Adjuntar fuentes que le han ayudado en esta carpeta creada.

� Las fuentes deben conservar el nombre original de archivo y se debe

agregar _L al final.

� Presentar el Informe de Laboratorio en esta carpeta creada.

Laboratorio. Sistemas Difusos

Blog del curso:

utpiayse.blogspot.com