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

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

Sistema embebido de un audífono inteligente para personas con discapacidad auditiva a través de sensores neurológicos

El presente artículo describe el diseño e implementación de un sistema embebido para personas con discapacidad auditiva leve mediante el uso de un casco sensorial EPOC EMOTIV para el control de un arreglo de micrófonos, mejorando la calidad auditiva y comprensión al estar presente a varias fuente de sonido o personas. El principal objetivo es determinar un dispositivo que mejore la calidad de vida de personas con niveles bajos de sordera haciendo uso de tecnologías de última generación

Control en lazo cerrado de un convertidor CC/CC tipo Buck utilizando lógica difusa mediante la implementación de Arduino

En la actualidad el estudio de los convertidores de corriente continua a corriente continua cobra mucha relevancia debido al incremento de sus aplicaciones en el mercado y en la industria, tales como: la generación distribuida, aislamientos galvánicos, control de motores de tracción en carros eléctricos, etcétera. Al respecto se puede plantear que, para tan variados usos en los que intervienen diferentes cambios debidos a los respectivos modos operativos, es necesaria una estabilidad alrededor de un punto de operación según su necesidad y teniendo en cuenta dentro del control la capacidad electrónica de los elementos empleados para sensar, comparar y actuar de la manera más eficiente ante las modificaciones operativas, cambios de carga, o fluctuaciones en la alimentación a causa de perturbaciones o armónicos. Existen diferentes métodos para llevar a cabo acciones de control que permitan mantener constantes las características de salida de los convertidores CC/CC, entre los cuales se encuentra la Lógica Difusa

Diseño del sistema de control automático de PH en la planta de tratamiento de agua residuales de la empresa Termocartagena S.A. E.S.P

En este trabajo se presentan los resultados del automatismo de la planta para el tratamiento de aguas residuales (control de pH) de la empresa TERMOCARTAGENA S.A. E.S.P. Se utiliza una técnica innovadora de modelamiento difuso llamada error de inferencia presentada por el ingeniero Juan Contreras (2005), El cual nos permite realizar el cálculo del controlador de forma eficiente. Al inicio del proyecto se planteó diseñar un controlador difuso pero debido a las condiciones económicas de la empresa patrocinadora y de acuerdo a los equipos con que se disponen, se diseña un controlador ON-OFF basado en el modelamiento difuso. Para aplicaciones futuras se explican los criterios para el diseño del controlador difuso. Para el automatismo de la planta se desarrolla un software de monitoreo y control del proceso, capaz de mostrar las variables que actúan en el proceso y controlar la variable de pH, de igual forma se diseña una tarjeta de adquisición de datos utilizando la nueva tecnología de microcontroladores. Se presenta los criterios de diseño para la elaboración de cada una de las etapas (Instrumentación, Accionamiento y Control) que componen el proceso, del mismo modo se hace claridad del comportamiento de la variable a controlar que es el pH, se presentan todas las características químicas y se realizó un estudio de laboratorio para conocer la curva de comportamiento del proceso. En este trabajo se entrega toda la documentación requerida por el personal de operación y de mantenimiento (Planos, manual de operación y manual de mantenimiento) para un mejor funcionamiento del sistema.Incluye bibliografí

Sistemas neuro difusos aplicados al control automático

En los últimos años el análisis de los problemas de la Ingeniería de Control ha generado en los investigadores un interés hacia técnicas no convencionales (variable compleja, análisis en el espacio de estados) que permitan resolver problemas que presentan los sistemas del mundo real, esto es principalmente, las no linealidades y la variancia en el tiempo. En ayuda de las técnicas clásicas aparecieron los sistemas apoyados en Inteligencia Artificial para poder dotar a los controladores de habilidades casi humanas como la generalización y el aprendizaje, pero muchas veces al costo de grandes plataformas computacionales, como las de los Sistemas Expertos tan conocidos por la Ingeniería de Computación. Hoy en día nos enfrentamos a una nueva revolución en las Técnicas de Control Inteligente con el desarrollo de estructuras similares a la naturaleza misma del pensamiento humano. Así, se puede decir que las Redes Neuronales son la abstracción matemática del hardware del cerebro humano, con una asombrosa capacidad de aprendizaje pero a la vez extremadamente complejas. En este aspecto aparece el otro gran protagonista de esta revolución, capaz de procesar de una forma relativamente sencilla la información del mundo real, añadiéndole algo que durante siglos se consideró rígido e inflexible: el valor de verdad. En efecto, los sistemas basados en Lógica Difusa, considerados por algunos como el software del cerebro, procesan la información asumiendo que en el mundo real los límites entre conjuntos o clases no están tan claramente definidos como lo están en el mundo de las matemáticas. Esta suposición tan sencilla como traída de los cabellos les significa a estos sistemas el ser capaces de manejar sistemas tan enormes como los Sistemas Expertos pero a un costo computacionalmente mas económico, y además, de una manera tan “sencilla” que puede ser interpretada por el lenguaje natural con el que nos comunicamos las personas.Incluye glosari

Detección de fallos en rodamientos mediante análisis de energía y lógica difusa

En el presente documento se desarrollará un método de análisis y diagnosis de elementos mecánicos, todo ello dentro del concepto de mantenimiento predictivo. Concretamente en la diagnosis de fallos mecánicos en rodamientos de bola mediante el análisis de las vibraciones en dichos elementos. Los rodamientos de bola forman parte del subsistema de apoyo de máquinas rotativas, soportando una gran porción de carga estática y dinámica del sistema, por lo que la posibilidad de un defecto incipiente en su estructura, es inherente a las tensiones involucradas en la conversión de energía del sistema. El objetivo principal del presente proyecto es desarrollar un método de diagnosis de defectos en rodamiento. Se desarrollarán los dos aspectos comentados, tanto el análisis de la señal como la clasificación de la información de estos análisis. En primer lugar para el análisis de las señales se utilizarán las herramientas derivadas del análisis Wavelet, más concretamente se utilizarán las llamadas Wavelet Packet o paquetes Wavelet y la energía de dichos paquetes. Es objetivo secundario de este proyecto diferenciar qué herramientas son más idóneas para la descomposición. En el capitulo siguiente se hará una exposición de lo que son las Wavelet madre, pero por el momento, para que el lector comprenda el segundo objetivo, las Wavelet madre son una parte del funcionamiento de la descomposición Wavelet y en el tratamiento de señales de rodamientos de este proyecto se utilizarán dos Wavelets madre distintas que será objeto de estudio averiguar si una es mejor que la otra. El significado concreto de cada aspecto del análisis Wavelet se llevará a cabo en el siguiente capítulo. A partir de este análisis se desarrollará un método para poder clasificar los rodamientos según el tipo de fallo que presenten. En segundo lugar, una vez que se tenga el mencionado sistema de clasificación del estado de los rodamientos, se desarrollará un programa que sea capaz de, introduciendo una señal vibratoria de un rodamiento, identificar el fallo que presenta dicho elemento basándose en el modelo de clasificación obtenido realizado con Wavelet Packet. El funcionamiento de dicho programa utilizará la lógica difusa o borrosa, herramienta fácil y de sencilla programación que está adquiriendo cada vez más peso en ingeniería utilizándose para control de procesos. En capítulos siguientes se abordará las características de esta lógica que la hacen más idónea que la lógica tradicional. Ambas herramientas mencionadas, tanto las Wavelet Packet y su energía como la programación en lógica difusa, serán tratadas a través del programa de cálculo Matlab® que presenta algoritmos ya preprogramados de estas herramientas.Ingeniería Industria

Desarrollo de sistema de control y mantenimiento de calidad de agua dulce en grandes concentraciones mediante IoT

Tesis (Ingeniero en Automatización y Robótica)Una buena calidad del agua es fundamental para todo tipo de uso, ya sea industrial, para consumo o incluso para almacenamiento de agua, ya que existen variables relevantes tales como pH, que indica el grado de acidez o alcalinidad de una solución. Las variables que indican la presencia de bacterias corresponden a la concentración de cloro y el valor Redox medidos en mV. La acidez o alcalinidad del agua pueden llegar a afectar a los materiales involucrados en instalaciones, así como también a los seres vivos si no son controladas apropiadamente, lo cual es fundamental para sustentar la vida en el planeta. Por otro lado, la evolución de las tecnologías o desarrollo de nuevas placas como Raspberry, ha permitido la miniaturización y minimización de costos para el área I2D. Los sensores de pH y Redox entregan un voltaje análogo entre 0 y 5 volts, los cuales serán digitalizados mediante un conversor análogo digital ADS1015 de 12 bits, los cuales serán leídos desde un código desarrollado en Python para tal efecto. Estos datos serán almacenados en una base de datos MySQL y enviados a un bróker MQTT, además de vincular los datos a una página web, de modo de poder monitorear los valores y realizar acciones con una interfaz gráfica multiplataforma. Por otro lado, se controlará una serie de bombas de agua utilizando la filosofía de control difuso para mantener los valores dentro del margen de buena calidad. Para validar resultados se utilizará un estanque de 25 litros de agua como modelo a escala y un set analizador de pH a modo de control para observar la efectividad del sistema desarrollado.Water quality is essential for all types of use, whether industrial, for consumption or even for water storage, since there are relevant variables such as pH, Chlorine and Redox that can affect the materials involved as well as living Good water quality is essential for all types of use, whether industrial, for consumption or even for water storage, since there are relevant variables such as pH, which indicates the degree of acidity or basicity of a solution, Chlorine, fundamental component for water disinfection and Redox measured in mV, values that indicate whether batteries are likely or not. These variables can affect the materials involved as well as living beings if they are not properly controlled, which is essential to sustain life on the planet. On the other hand, the evolution of technologies or the development of new boards such as Raspberry, has allowed miniaturization and minimization of costs for the I2D area. The pH and Redox sensors include a variable voltage between 0 and 5 volts, which will be digitized using a 12-bit ADS1015 digital analog converter, values read from a code developed in Python for this purpose. This data will be stored in a MySQL database and sent to an MQTT broker, in addition to linking the data on a web page, in order to monitor the values and perform actions with a cross-platform graphical interface. On the other hand, it controls a series of water pumps using the diffuse control philosophy to keep the values within the range of good quality. To validate results, a 25-liter water tank will be used as a scale model and a pH analyzer set as a control to observe the effectiveness of the system developed

Aplicaciones industriales, domésticas y otros campos de la lógica difusa

En los últimos tiempos se han desarrollado en forma prominente tecnologías relacionadas con funciones y características humanas ya sean del campo psicológico (como la inteligencia artificial) o del campo de los procesos biológicos (como las redes neuronales, los algoritmos genéticos y la programación evolutiva). Estas tecnologías denominadas "Tecnologías inteligentes" pretenden representar el conocimiento en forma entendible por los humanos y al mismo tiempo manejable por la computadora. Como elemento de desarrollo de las técnicas anteriormente citadas se encuentra la lógica difusa que en un primer nivel puede decirse que es un lenguaje que permite trasladar sentencias sofisticadas del lenguaje natural a un formalismo matemático. En 1960, Lotfi Zadeh inventó la lógica difusa guiado por el principio de que las matemáticas pueden ser usadas para encadenar el lenguaje con la inteligencia humana. Es ideal para el modelado y el control de sistemas no lineales debido a sus características de ambigüedad, (en contraste con los si/no o verdadero / falso de la lógica tradicional) que permiten considerar grados en las características consideradas en los problemas de Ingeniería, incluso cuando no se disponga de modelos matemáticos rigurosos.Incluye bibliografí

Sistema de sustentación neúmatica

Trabajo de grado (Ingeniero Mecatrónico)-- Corporación Universitaria Autónoma de Occidente, 2003PregradoIngeniero(a) Mecatrónico(a