Codiseño hardware/software de un sistema de dosificación basado en lógica difusa

En esta comunicación se describe la realización mediante codiseño hardware/software de un sistema de dosificación que emplea técnicas de control basadas en lógica difusa. La implementación final se ha realizado sobre una placa de desarrollo que incluye una FPGA XC4005XL y un microcontrolador Intel 8031. Para el diseño del controlador difuso se ha utilizado un entorno de desarrollo de sistemas difusos de libre distribución, mientras que la síntesis hardware del sistema se ha llevado a cabo mediante versiones educativas de herramientas comerciales.Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología (CICYT) TIC98-086

Arquitectura Eficiente para la Implementación Hardware de Sistemas de Inferencia Difusos

Se describen los elementos integrantes de una arquitectura de bajo costo y alto desempeño para la implementaciónhardware de sistemas de inferencia difusos, la cual se basa en el procesado de reglas activas, la limitación del grado de solapamiento de las funciones de pertenencia de las entradas y la utilización de métodos de defusificación simplificados. También se expone el entorno de desarrollo de sistemas difusos Xfuzzy, con énfasis en la herramienta xfvhdl, la cual permite la generación de código VHDL para los diferentes elementos de la arquitectura descrita.This article describes a high performance and low cost architecture for hardware implementation of fuzzy inference systems. It is based on active rules processing, the overlapping degree of the inputs memberships functions limited to two and the use of simplified defuzzification methods. The Xfuzzy development environment is also exposed as well as the xfvhdl tool which lets the VHDL code generation for the different parts of the described architecture

Controladores difusos adaptativos como módulos de propiedad intelectual para FPGAs

La continua demanda por parte del mercado microelectrónico de aplicaciones novedosas, con elevados niveles de complejidad y tiempos de desarrollo cortos ha motivado el impulso de las técnicas de diseño basadas en el concepto de “reusabilidad” y el desarrollo de elementos de sistemas como módulos de propiedad intelectual o módulos IP. En esta comunicación se describe la implementación de controladores difusos como módulos IP para FPGAs. Los controladores operan como periféricos conectables al bus OPB para los procesadores disponibles en las FPGAs de Xilinx. El empleo de las memorias internas de las FPGAs para almacenar las bases de conocimiento permite definir o ajustar la funcionalidad en tiempo de operación.Ministerio de Educaión y Ciencia TEC2005-04359/MI

Diseño e implementación de un control difuso para una estación didáctica de temperatura

En los últimos años el modelado de sistemas de control no lineales ha requerido de soluciones muy complejas y muy rápidas en su respuesta; el control difuso basado en reglas y también orientado al mejoramiento de las características del control “clásico” se ha convertido en un método muy útil para controlar este tipo de procesos, ya que con dicho método se puede imitar el razonamiento de la mente humana para la resolución de problemas y toma de decisiones. Hoy en día la fabricación de lavadoras, cámaras, sistemas de aire acondicionado, entre otros electrodomésticos están siendo dotados con inteligencia artificial para simular el razonamiento humano con la principal ventaja que es más eficiente y rápido. El SENA Regional Risaralda cuenta con un entrenador para el control de temperatura marca LAB-VOLT de referencia 3504-MO que actualmente posee un control basado en un controlador industrial FOXBORO 761; con este trabajo se pretende reemplazar dicho sistema de control por uno basado en lógica difusa ya que simplificaría el modo de operación de la estación puesto que dentro de la estrategia propuesta no hay necesidad de recurrir al uso de modelo matemático que actualmente existe para esta estación

Desarrollo de un controlador genético difuso para el módulo de nivel del Laboratorio de Teoría de Control de la UPS

El módulo de control de nivel de líquidos pertenece al laboratorio de teoría de control de la Universidad Politécnica Salesiana el mismo que es utilizado para capacitar a los alumnos en la explicación y orientación de técnicas de control. En el presente proyecto se optimizó el módulo tanto en software como en hardware, realizando la implementación de un nuevo algoritmo de control denominado Genético Difuso e instalando un nuevo sensor de nivel y una nueva pantalla HMI para el control de mismo respectivamente. Se empezó realizando una caracterización del módulo de nivel a utilizarse para conocer su dinámica y verificar su funcionamiento. Se planteó y planificó la mejor arquitectura de control tomando en cuenta los elementos presentes en el lazo existente. Se realizó el diseño del nuevo controlador difuso en base a un sistema de múltiples entradas y de una única salida (MISO de sus siglas en ingles Multiple Inputs Single Output). Se planteó la estrategia de control óptima que interactuará entre los algoritmos difuso y genético en forma paralela. Se establece a la vez la función de costo (o función fitness) que evaluará los mejores conjuntos de funciones de membresía difusas que empleará el control. Finalmente, se implementó el nuevo controlador Genético Difuso en el control de nivel de la planta realizando pruebas de funcionamiento y validándolas estadísticamente empleando índices de desempeño.The liquid level control module belongs to the control theory laboratory of the Salesian Polytechnic University, which is used to train students in the explanation and orientation of control techniques. In the present project, the module was optimized in both software and hardware, testing the implementation of a new control algorithm called Diffuse Genetics and installing a new level sensor and a new HMI screen to control it, respectively. He began to carry out a characterization of the level module to detect its dynamics and verify its operation. The best control architecture was proposed and planned taking into account the elements present in the existing loop. The design of the new diffuse controller was made based on a multiple input and single output system (MISO from its initials in English Multiple inputs Single output). The optimal control strategy that will interact between the diffuse and genetic algorithms in parallel was proposed. At the same time, the cost function (or fitness function) is established that evaluates the best fuzzy membership function sets that the control will use. Finally, the new Diffuse Genetic Controller will be implemented in the control of the plant level, perform performance tests and statistically validate using performance indices

Sintonización automática de velocidad y posición para servomotores utilizando control difuso

T E SI S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓNEl presente trabajo de investigación, consiste en el desarrollo de un controlador para servomotor, utilizando lógica difusa para controlar velocidad y posición. Los servomotores tienen una gran cantidad de aplicaciones de tipo industrial, principalmente en la fabricación de robots industriales, máquinas de control numérico y procesos que requieren control de movimiento preciso. La incorporación de los controladores de lógica difusa para procesos complejos permite al sistema, trabajar más cercano a la forma en que el cerebro humano funciona. La implementación de este sistema en lugar de uno lineal (PID) proporciona robustez y fiabilidad. Como ya se ha mencionado anteriormente el control de servomotores se lleva a cabo mediante algoritmos de control de tipo lineal, dentro de los que pueden resaltarse, el Proporcional (P), Integral (I), y Derivativo (D), todos estos aplicados de manera independiente según sean los requerimientos del proceso a controlar, o bien; pueden funcionar de manera combinada como el PI, el PD, o el PID, sin embargo ante cambios no lineales, su funcionamiento se ve afectado, pues dejan de trabajar eficazmente. Tomando como base de conocimiento lo anterior, se diseñó un controlador lógico difuso (fuzzy), de tipo Mamdani, que funciona con dos variables lingüísticas de entrada (velocidad y posición), un motor de inferencia difuso compuesto por un conjunto de reglas de tipo IF, THEN, ELSE, conocido como etapa de fuzzificación. A la salida del controlador se tiene una señal defuzzificada misma que se bifurca para retroalimentar al sistema, cerrando así, su lazo de control. La construcción del controlador se realizó en Matlab, utilizando para ello su módulo de edición de lógica difusa (Fuzzy Logic Designer), en un ambiente de programación gráfico e intuitivo. Por otra parte la implementación, se realizó en Labview, debido a su facilidad y rapidez para construir la interfaz gráfica y los modelos lineales que se usaron como referencia. Por lo anterior, el diseño de controladores PID basados en lógica difusa, es motivado por la habilidad de estos de capturar estrategias cualitativas de control y ofrecer un comportamiento altamente flexible

Modelo difuso para evaluar la pertinencia de un programa educativo de nivel superior

Modelo difuso para evaluar la pertinencia de un programa educativo de nivel superiorEste artículo tiene como finalidad presentar un modelo, el cual utiliza un sistema de inferencia difuso para evaluar la pertinencia de un programa educativo de nivel superior con respecto al Examen General de Egreso de Licenciatura (EGEL) del Centro Nacional de Evaluación para la Educación Superior (CENEVAL). Los siguientes factores se consideraron para desarrollar el modelo: impacto de cada Unidad de Aprendizaje (UDA) sobre las áreas que evalúa el EGEL, calificación del alumno en cada UDA, apreciación estudiantil promedio en cada UDA, pérdida de conocimiento por años de egreso y ganancia de conocimiento por años de experiencia profesional

Implementación de algoritmos de control de velocidad y torque de motores de corriente continua aplicados a un modelo de AGV multipropósito de potencia media utilizando Raspberry PI

Los motores de corriente continua y sus unidades de control han sido ampliamente utilizados en diversos procesos industriales y electrodomésticos, tales como sillas de ruedas eléctricas, robótica, máquinas laminadoras, herramientas, entre otros. Muchas aplicaciones requieren un control de velocidad muy precisa. Sin embargo, los motores de corriente continua son inestables en su funcionamiento debido a que los parámetros del sistema pueden ser variantes en el tiempo. Estas variaciones son probablemente debido a imprecisiones en la detección de corriente, aumento de la temperatura y cambios en las condiciones de operación, así como a los errores de algún sensor. En los últimos años, muchos investigadores han estado estudiando nuevas y diferentes técnicas de control con el fin de mejorar la regulación en el rendimiento de la velocidad del motor DC, en [2] Los autores aplican un sintonizador de ganancia difusa en conjunto con una técnica de control tradicional PI (proporcional Integral) para el control del motor, una técnica como PID es utilizada en [3], donde los autores se valen además de una mejora en el método, también de elementos y software como Xilinx y la FPGA con el fin de hacer control de un motor DC, en [5] se implementa un control por Modulación de ancho de pulso (PWM) utilizando microcontroladores e implementando todo el circuito de control de realimentación en lazo cerrado

Extracción de bases de reglas simples y lingüísticamente interpretables

Comunicación presentada al "XIII ESTYLF'06" celebrado en Ciudad Real del 20 al 22 de Septiembre de 2006.Este artículo presenta una técnica basada en la lógica difusa para extraer bases de reglas a partir de datos numéricos. Permite obtener bases de reglas interpretables lingüísticamente a la vez que simples en cuanto a número de reglas, sencillez en las partes antecedentes y consecuentes y facilidad de implementación hardware/software. Los pasos más significativos de esta técnica son los siguientes: (1) extracción de la base de reglas empleando particiones granulares de las variables del problema, (2) ajuste de las funciones de pertenencia para las variables de salida y posterior simplificación, (3) simplificación tabular de la base de reglas y (4) simplificación de las funciones de pertenencia para las variables de entrada. La técnica puede aplicarse de forma automática mediante las herramientas de CAD integradas en el entorno Xfuzzy 3. Se incluye un ejemplo de aplicación en robótica móvil para ilustrar las ventajas de la técnica propuesta.Peer reviewe

Desarrollo de una metodología para la construcción de un Depósito de Datos, que combine e integre aspectos que representen y manipulen información imprecisa por medio de variables lingüísticas.

Proyecto de Graduación (Maestría en Ingeniería en Computación) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Ingeniería en Computación, 2012.La presión ejercida por la competencia en los negocios y el deseo de ser líder, ha impulsado a las organizaciones a explorar los beneficios de nuevas tecnologías que permitan ayudar a descubrir patrones de negocios en los datos, con miras a tener un mejor entendimiento del mercado y de sus clientes. Por este motivo, cualquier empresa que pretenda no quedar rezagada en su desarrollo debe estar al tanto de las técnicas que van surgiendo en el almacenamiento, transmisión y análisis de la información [SABA1995]. En la actualidad son pocas las empresas que pueden considerar como un tema de baja prioridad el estudio del impacto de la tecnología en su negocio. Este impacto puede asumir múltiples formas en una organización; desde obligarla a incorporar nuevas tecnologías para lograr un aumento en la eficacia, productividad y calidad, hasta situaciones en que la tecnología cambia totalmente el marco dentro del cual se mueve la empresa, la competencia y la forma de hacer negocios. Ante esta exigencia las organizaciones han comprendido que las masas de datos almacenados contienen un importante e ignorado recurso. Un amplio conocimiento de sus negocios que explotado adecuadamente permitiría mejorar la gestión en la toma de decisiones, por lo que han orientado sus esfuerzos a consolidar la información dispersa en un único repositorio que sirva de base para explotar el proceso de análisis de los datos. Estos elementos han permitido el inicio de una nueva actividad cuyo objetivo es hacer más eficiente los procesos de inferencia en masivos conjuntos de datos. En este trabajo se desarrolla un procedimiento innovador que describe la secuencia de tareas y actividades involucradas en la construcción de un depósito de datos, el cual servirá como herramienta de ayuda en el proceso de toma de decisiones, permitiendo ver nuevas tendencias y relaciones entre los clientes y los datos, también disponer de nuevas capacidades de análisis que se creían imposibles [IMMA1996], [SABA1995]. El elemento que ha permitido que los depósitos de datos tengan tanto auge hoy día es la importancia que dan las organizaciones a sus clientes, algunos de ellos hábitos de compra, volúmenes, quejas, y otros. La presente investigación está dividida en cuatro capítulos, conclusiones y apéndices, organizados secuencialmente. El primer capítulo, presenta una perspectiva general del proceso de la toma de decisiones y cómo los sistemas han evolucionado, hasta llegar a lo que hoy conocemos como depósitos de datos [BAUM1996], [GIRA1998], [HAMM1996]. Además, en este capítulo se hace una descripción general de los principales elementos de un depósito de datos y su arquitectura, enfatizando los conceptos de Mercados de Datos (Data Marts) [INGL1997], INMO1996] y Modelo Multimensional de Bases de Datos [KIMB199], [KIMB1998], conceptos que serán empleados en el desarrollo de nuestro modelo. El segundo capítulo lo hemos dividido en tres partes, en la primera se presenta las características del “Modelo Relacional de Bases de Datos” [CODD1970], [CODD1990], [COYO1990], [DATE1990], [COSI1993], haciendo una descripción general de los elementos que configuran este modelo y enfatizando las limitaciones que presenta en el manejo de información imprecisa o incompleta [CODD1986], [KIRU1995]. En la segunda parte procedemos a plantear cómo la lógica difusa, y específicamente las variables lingüísticas [ZADE1995], permiten modelar los conceptos de información imprecisa, necesarios para la creación de un mercado de datos que incorpore datos imprecisos. En la tercera parte se desarrolla el modelo propuesto para el manejo de información imprecisa por medio de las variables lingüísticas. En el tercer capítulo se desarrolla, desde el punto de vista teórico, la metodología propuesta para la construcción de un depósito de datos, describiendo para ello cada una de las actividades involucradas en las diferentes etapas. El cuarto capítulo se divide en dos partes, con el objetivo de aplicar los conceptos expuestos en los capítulos anteriores: en la primera parte se ilustra por medio de un caso práctico, la aplicación de las diferentes tareas involucradas en la metodología para la construcción de un depósito de datos; en la segunda parte se incorpora al depósito de datos los elementos difusos, utilizando para ello las diferentes fases de la metodología. Finalmente, se presentan las conclusiones y recomendaciones.Instituto Tecnológico de Costa Rica departamento de computación programa de maestría