Adaptación paramétrica de un sistema borroso mediante el filtro de Kalman extendido

Cuando se pretende analizar o controlar un sistema cuyo modelo se ha obtenido ´únicamente en base a datos de entrada/salida, es fundamental la precisión en el modelo. Por otro lado, para que el procedimiento sea practico, la etapa de modelado ha de ser eficiente computacionalmente hablando. En este sentido, se presenta en este trabajo la aplicación del filtro de Kalman extendido para la adaptación paramétrica de un modelo borros

Algoritmo para la adaptación paramétrica de un sistema borroso mediante el filtro de Kalman extendido

La fase de modelado es fundamental tanto en el proceso de análisis de un sistema dinámico como en el de diseño de un sistema de control. Esta fase es aún más crítica si se realiza en línea y la única información que se posee del sistema proviene de datos de entrada-salida del mismo. En este trabajo se presenta un algoritmo para la adaptación paramétrica de un sistema borroso basado en el filtro de Kalman extendido, el cual permite obtener modelos precisos sin renunciar a la eficiencia computacional que caracteriza al filtro de Kalman, y que permite su aplicación en línea con el proceso

Variable structure control with chattering elimination and guaranteed stability for a generalized T-S model

In this paper, a fuzzy based Variable Structure Control (VSC) with guaranteed stability is presented. The main objective is to obtain an improved performance of highly non-linear unstable systems. The main contribution of this work is that, firstly, new functions for chattering reduction and error convergence without sacrificing invariant properties are proposed, which is considered the main drawback of the VSC control. Secondly, the global stability of the controlled system is guaranteed.The well known weighting parameters approach, is used in this paper to optimize local and global approximation and modeling capability of T-S fuzzy model.A one link robot is chosen as a nonlinear unstable system to evaluate the robustness, effectiveness and remarkable performance of optimization approach and the high accuracy obtained in approximating nonlinear systems in comparison with the original T-S model. Simulation results indicate the potential and generality of the algorithm. The application of the proposed FLC-VSC shows that both alleviation of chattering and robust performance are achieved with the proposed FLC-VSC controller. The effectiveness of the proposed controller is proven in front of disturbances and noise effects

Fuzzy Optimal Control for Double Inverted Pendulum

In this paper a fuzzy optimal control for stabilizing an upright position a double inverted pendulum (DIP) is developed and compared. Modeling is based on Euler-Lagrange equations. This results in a complicated nonlinear fast reaction, unstable multivariable system. Firstly, the mathematical models of double pendulum system are presented. The weight variable fuzzy input is gained by combining the fuzzy control theory with the optimal control theory. Simulation results show that the controller, which the upper pendulum is considered as main control variable, has high accuracy, quick convergence speed and higher precision

Regulación en línea de sistemas estocásticos mediante lógica borrosa

El control de sistemas no lineales presenta innumerables dificultades propias de la riqueza dinámica de estos sistemas. En muchos casos, y pese a los grandes avances en el modelado de sistemas complejos fundamentalmente procedentes de las técnicas de control inteligente (lógica borrosa, redes neuronales, algoritmos bioinspirados, . . . ), resulta prácticamente imposible obtener modelos que reflejen completamente la diversidad de comportamientos de un sistema. Es por ello que el diseño de controladores fuera de línea ha de ser cumplimentado, e incluso a veces directamente sustituido, por algoritmos de diseño en línea que permitan adaptarse a nuevas dinámicas y comportamientos no contemplados en los modelos. En el caso de que el sistema presente además ruidos, sistemas estocásticos, este hecho añade un grado de complejidad extra al diseño del controlador. En este trabajo se presenta un algoritmo para la sintonización en línea de reguladores borrosos de tipo Takagi-Sugeno (TS) generales para sistemas estocásticos. Esta metodología, basada en el filtro de Kalman, permite la obtención y/o adaptación de controladores borrosos TS de forma iterativa, es decir, en línea con el proceso, en base a un modelo de referencia preestablecido, en presencia de ruido y sin requerir ningún tipo de diseño previo fuera de línea

Modelado borroso mediante datos de entrada-salida obtenidos con Arduino. Aplicación a una pila de combustible

[Resumen] Los sistemas hardware de bajo coste se están convirtiendo en una alternativa real y práctica a los sistemas de control comerciales, especialmente por su versatilidad y facilidad de programación, unidas, por supuesto, al bajo precio y alta conectividad de dichos dispositivos. Evidentemente, un hardware de bajo coste tiene unas limitaciones respecto al hardware más comercial y costoso, y estas limitaciones deben conocerse y, sobre todo, tenerse en cuenta por su influencia en el sistema donde se vayan a implantar. En este trabajo se estudia la aplicación de un sistema de bajo coste para la obtención de datos para el modelado de un sistema complejo y no lineal como es una pila de combustible.https://doi.org/10.17979/spudc.978849749808

Adaptación paramétrica de un sistema borroso mediante el filtro de Kalman extendido

La fase de modelado es fundamental tanto e n el proceso de análisis de un sistema dinámico como en el de diseño de un sistema de control. Esta fase es aún más crítica si se realiza en línea y l a única información que se posee del sistema proviene de datos de entrada-salida del mismo. En este trabajo se presenta un algoritmo para la adaptación paramétrica de un sistema borroso basado en el filtro de Kalman extendido, el cual permite obtener modelos precisos sin renunciar a la eficiencia computacional que caracteriza al filtro de Kalman, y que permite su aplicación en línea con el proceso

Comparación de estrategias de control para sistemas MPPT: optimización de la potencia entregada a la carga vs optimización de la potencia extraída del generador fotovoltaico

Los sistemas de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) tratan de maximizar el rendimiento de una instalación fotovoltaica mediante el ajuste dinámico del ciclo de trabajo (δ) del convertidor CC/CC empleado para conectar el generador con la carga. Tradicionalmente, el algoritmo de control empleado para la definición del ciclo de trabajo determina el valor de este parámetro con objeto de maximizar la potencia generada por el generador fotovoltaico. Estas técnicas no tienen en cuenta el carácter no ideal del convertidor CC/CC, cuyo rendimiento real depende también del ciclo de trabajo (δ) con el que opera. Considerando las características del convertidor CC/CC no puede afirmarse, a priori, que el método que optimiza la generación de potencia del generador fotovoltaico maximiza también la entrega de potencia en la carga, objetivo final de un sistema MPPT. Este trabajo adapta el ampliamente extendido algoritmo "Perturbación/Observación, P&O" para optimizar la entrega de potencia en la carga, midiendo las variables que determinan el comportamiento del algoritmo a la salida del convertidor CC/CC, y compara el rendimiento obtenido con el que se obtiene con el planteamiento clásico de optimización de la potencia entregada por el generador fotovoltaico, en el que la medida de las variables que determinan el funcionamiento del algoritmo se realizan en la entrada del convertidor CC/CC. Se ha analizado un sistema fotovoltaico que emplea un convertidor boost para conectar el generador fotovoltaico (PVG) con la carga, el cual ha sido sometido a condiciones atmosféricas variables, en cuanto a radiación y temperatura, y a distintos requerimientos de consumo de carga, obteniendo los rendimientos ofrecidos por el sistema para las dos filosofías de control. Estos resultados se discuten para determinar si hay una pérdida significativa de rendimiento en el planteamiento clásico frente a la nueva propuesta y la conveniencia de desarrollar sistemas que optimicen la potencia útil, esto es, la entregada a la carga.The maximum power point tracking systems (MPPT) try to maximize the performance of a photovoltaic installation by dynamically adjusting the duty cycle (δ) of the DC/DC converter used to connect the generator to the load. Traditionally, the control algorithm used to define the duty cycle determines the value of this parameter in order to maximize the power generated by the photovoltaic generator. These techniques do not take into account the non-ideal character of the DC/DC converter, whose real efficiency also depends on the duty cycle with which it operates. Considering the characteristics of the DC/DC converter can not be said, a priori, that the method that optimizes the power generation of the photovoltaic generator also maximizes the power delivery in the load, the final objective of an MPPT system. This work adapts the well-known algorithm "Perturbation / Observation, P&O" to optimize the delivery of power in the load, measuring the variables that determine the behavior of the algorithm at the output of the DC / DC converter, and compares its performance with the performance that it is obtained with the classical approach of optimizing the power delivered by the photovoltaic generator, in which the measurement of the variables that determine the operation of the algorithm are made at the input of the DC / DC converter. A photovoltaic system that uses a boost converter to connect the photovoltaic generator with the load has been analyzed, which has been subjected to variable atmospheric conditions, in terms of radiation and temperature, and to different load consumption requirements, obtaining the performances offered by the system for the two control philosophies. These results are discussed to determine if there is a significant loss of performance in the classical approach with respect to the new proposal and the convenience of developing systems that optimize the useful power, that is, the power delivered to the load

Educación en sostenibilidad y promoción de vocaciones científico-técnicas en estudiantes preuniversitarios a través de la construcción de un vehículo solar

Las políticas de sostenibilidad deben tener un fuerte componente educativo, ya que es importante que prevalezcan en el tiempo y sean aceptadas como parte de la realidad de las nuevas generaciones. El necesario cuidado del medio ambiente ha abierto una ventana de oportunidades para ingenieros y científicos, ya que la gran mayoría de los productos deben ser rediseñados o adaptados a un nuevo marco regulatorio más estricto con su cuidado. Estas nuevas oportunidades requieren ingenieros cualificados, sin embargo, vemos como las titulaciones técnicas tienen cada vez menos alumnos. Para corregir esta contradicción, los autores han ideado un proyecto que consiste en la construcción de un vehículo solar por parte de estudiantes preuniversitarios, para posteriormente realizar un concurso público en el que se premiarán los mejores proyectos. De esta manera, los autores pretenden motivar a estos estudiantes para que se matriculen en carreras técnicas, a la vez que promueven la conciencia ecológica y dan visibilidad a la labor social y educativa de los grupos de investigación universitarios. En este trabajo se describe el proyecto realizado en la Universidad de Huelva junto con 15 institutos en 2018. Respecto al artículo publicado en las Jornadas de Automática de 2018, en esta versión se incluyen los resultados obtenidos en el mismo a partir de encuestas realizadas a los participantes.Sustainability policies must have a strong educational component, since they must remain in time and be accepted as part of the reality of the new generations. The necessary care of the environment has opened a window of opportunities for engineers and scientists, since the vast majority of products must be redesigned or adapted to a new regulatory framework stricter with the care of the environment. These new opportunities require qualified engineers, however, we are seeing how technical qualifications have fewer and fewer students (at least in Spain). To correct this contradiction, the authors have devised a project that consists of the construction of a solar vehicle by pre-university students, to later carry out a public competition in which to reward the best projects. In this way, the authors intend to motivate these students to enroll in technical degrees, while promoting ecological awareness and giving visibility to the social and educational work of university research groups. This paper des cribes the project carried out at the University of Huelva together with 15 institutes in 2018, as well as some of the results obtained in it

Sistema híbrido inteligente para la predicción de tensión de una pila de combustible basada en hidrógeno

Por razones de sostenibilidad y estrategia energética, entre otras, existe en la actualidad una tendencia clara hacia el uso de nuevas formas de obtención, almacenamiento y gestión de energía, más eficientes y con un carácter eminentemente sostenible. Con este fin, se está investigando sobre sistemas de almacenamiento de energía; de los que uno de los más prometedores, en lo que a capacidad y movilidad se refiere, es el basado en hidrógeno. En el presente trabajo se obtiene un modelo para predecir el comportamiento dinámico de una pila de combustible alimentada por hidrógeno, lo cual permitirá mejorar su control entre otras aplicaciones. Las variables usadas en esta investigación se han extraído de un banco de pruebas real, donde se monitoriza una pila de combustible mientras se producen variaciones en una carga programable conectada a la salida de la misma. Para realizar este modelado se opta por estudiar la implementación de un modelo híbrido basado en técnicas de agrupamiento y, posteriormente, técnicas inteligentes de regresión con redes neuronales artificiales sobre cada uno de los grupos. La propuesta se ha probado con dos conjuntos de datos de validación, consiguiendo resultados altamente satisfactorios.Due to some reasons like sustainability and energy strategy, there is a clear trend using new ways to obtain energy, more e cient and, usually, renewables. In addition, with other di erent objectives, many researchs are being carried out on energy storage systems; one of the most promising, in terms of capacity and mobility, is hydrogen-based. In the present work a model is obtained to predict the dynamic behavior of a hydrogen fuel cell, which will improve its control. The variables used in this research have been extracted from a test bench, where a fuel cell is monitored under several load conditions with a programmable load connected to its output. To perform this model, a hybrid intelligent model was chosen. This kind of models use clustering techniques to divide the data set and, after that, intelligent regression algorithm with artificial neural networks are used for each group. The proposal has been tested with two validation data set, obtaining highly satisfactory results.Los autores de este trabajo quieren agradecer el soporte en materia de financiación del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad del Gobierno de España a través del proyecto H2SMART- uGRID (DPI2017-85540-R)