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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Figura 3.12. uevas %ormas de las %unciones de membresía de entradas / salidas
Figura 3.13. uevas %ormas de las %unciones de membresía de entradas / salidas
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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