Control
Páginas: 17 (4043 palabras)
Publicado: 28 de noviembre de 2010
Ciencia y Tecnología, 24(2): 87-107, 2006 ISSN: 0378-0524
artículo invitado
La Lógica difusa en ingeniería: PrinciPios, aPLicaciones y futuro
D. Guzmán, V. M. Castaño1*
1. Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada. Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla, 76000, Querétaro, México
abstract Fuzzy logic is a mathematical tool that mimics the way humans manage andprocess information. It is a method of great simplicity for processing of information, decision making and process control. This article discusses the basic concepts and applications, and analyses pros and cons of this methodology. Key words: Fuzzy logic, control, greenhouse. Palabras claves: Lógica difusa, control, invernadero.
i.
introducción
El concepto de lógica difusa fue concebido amediados de los años sesentas por Lofti Zadeh, ingeniero eléctrico iraní y profesor de la Universidad de California, en Berkeley, quien en 1965 publica el primer artículo de lógica difusa llamado “Fuzzy Sets” [1], donde se dan a conocer por primera vez los conceptos de esta técnica. Más tarde, en 1974 Ebrahim Mamdani aplica los conceptos de lógica difusa en el control de procesos y desarrolla elprimer control difuso para la regulación de un motor de vapor [2]. En 1985 Takagi y Sugeno aportan a la teoría del control difuso un nuevo método llamado Takagi-Sugeno-Kang (TSK), como alternativa del método Mamdani. La unión de los conceptos de lógica difusa desarrollados por Zadeh y el área de control de procesos encuentra numerosas aplicaciones en la industria, medicina, aeronáutica,electrónica [5, 6, 9], etc., e incluso en los últimos años, en el mundo de los aparatos electrodomésticos.
*Autor correspondiente: meneses@servidor.unam.mx
88
Ciencia y Tecnología: Investigación
El artículo se encuentra organizado de la siguiente manera: En la siguiente sección de Conceptos y aplicaciones se introduce a los conceptos de lógica difusa y se analiza su importancia como un método detoma de decisiones, así como sus posibles aplicaciones. En la sección Control difuso se diseña y simula un control difuso utilizando tanto la arquitectura Mamdani como TSK. Finalmente, en la sección de Conclusiones y perspectivas se analizan ventajas y desventajas de un control difuso.
ii.
conceptos y aplicaciones
En esta sección mediante un ejemplo práctico se introducirán los conceptosbásicos de la lógica difusa. El problema consiste en realizar un control de temperatura de un invernadero. Actualmente, el control de temperatura lo lleva a cabo el operador del invernadero de forma manual y lo hace cerrando y abriendo una válvula que permite el paso de aire caliente, manteniendo una temperatura aproximada de 23 °C. El objetivo es automatizar el proceso, utilizando la experienciadel operador y mediante la aplicación de los conceptos de la lógica difusa. Como primer paso de la solución del problema se clasificarán las posibles temperaturas que puede haber en el proceso, por ejemplo: CALIENTE, TIBIO y FRÍO. En lógica difusa se parte del hecho de que conceptos como alto, bajo, ruidoso, dulce, caro, amargo, barato, delgado, etc. son percibidos de manera diferente por cadapersona. Por ejemplo, para una persona de Alaska el concepto de caliente puede ser arriba de 10 °C, mientras que para un mexicano caliente es arriba de 30 °C o en un proceso de fundición caliente es arriba de 300°C. Por esta razón los conjuntos CALIENTE, TIBIO y FRÍO son llamados conjuntos difusos. Un conjunto difuso es un conjunto con límites borrosos o “no muy bien” definidos. Una vez clasificadaslas temperaturas del invernadero en conjuntos difusos, se les asignarán valores, los valores que se les asociarán a cada conjunto difuso tienen necesariamente que ver con el contexto del problema, en este caso el invernadero. Esto se hace tomando en cuenta la experiencia del operador, quien define los siguientes rangos de temperatura (T), para cada conjunto: Supongamos que se mide en el...
artículo invitado
La Lógica difusa en ingeniería: PrinciPios, aPLicaciones y futuro
D. Guzmán, V. M. Castaño1*
1. Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada. Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla, 76000, Querétaro, México
abstract Fuzzy logic is a mathematical tool that mimics the way humans manage andprocess information. It is a method of great simplicity for processing of information, decision making and process control. This article discusses the basic concepts and applications, and analyses pros and cons of this methodology. Key words: Fuzzy logic, control, greenhouse. Palabras claves: Lógica difusa, control, invernadero.
i.
introducción
El concepto de lógica difusa fue concebido amediados de los años sesentas por Lofti Zadeh, ingeniero eléctrico iraní y profesor de la Universidad de California, en Berkeley, quien en 1965 publica el primer artículo de lógica difusa llamado “Fuzzy Sets” [1], donde se dan a conocer por primera vez los conceptos de esta técnica. Más tarde, en 1974 Ebrahim Mamdani aplica los conceptos de lógica difusa en el control de procesos y desarrolla elprimer control difuso para la regulación de un motor de vapor [2]. En 1985 Takagi y Sugeno aportan a la teoría del control difuso un nuevo método llamado Takagi-Sugeno-Kang (TSK), como alternativa del método Mamdani. La unión de los conceptos de lógica difusa desarrollados por Zadeh y el área de control de procesos encuentra numerosas aplicaciones en la industria, medicina, aeronáutica,electrónica [5, 6, 9], etc., e incluso en los últimos años, en el mundo de los aparatos electrodomésticos.
*Autor correspondiente: meneses@servidor.unam.mx
88
Ciencia y Tecnología: Investigación
El artículo se encuentra organizado de la siguiente manera: En la siguiente sección de Conceptos y aplicaciones se introduce a los conceptos de lógica difusa y se analiza su importancia como un método detoma de decisiones, así como sus posibles aplicaciones. En la sección Control difuso se diseña y simula un control difuso utilizando tanto la arquitectura Mamdani como TSK. Finalmente, en la sección de Conclusiones y perspectivas se analizan ventajas y desventajas de un control difuso.
ii.
conceptos y aplicaciones
En esta sección mediante un ejemplo práctico se introducirán los conceptosbásicos de la lógica difusa. El problema consiste en realizar un control de temperatura de un invernadero. Actualmente, el control de temperatura lo lleva a cabo el operador del invernadero de forma manual y lo hace cerrando y abriendo una válvula que permite el paso de aire caliente, manteniendo una temperatura aproximada de 23 °C. El objetivo es automatizar el proceso, utilizando la experienciadel operador y mediante la aplicación de los conceptos de la lógica difusa. Como primer paso de la solución del problema se clasificarán las posibles temperaturas que puede haber en el proceso, por ejemplo: CALIENTE, TIBIO y FRÍO. En lógica difusa se parte del hecho de que conceptos como alto, bajo, ruidoso, dulce, caro, amargo, barato, delgado, etc. son percibidos de manera diferente por cadapersona. Por ejemplo, para una persona de Alaska el concepto de caliente puede ser arriba de 10 °C, mientras que para un mexicano caliente es arriba de 30 °C o en un proceso de fundición caliente es arriba de 300°C. Por esta razón los conjuntos CALIENTE, TIBIO y FRÍO son llamados conjuntos difusos. Un conjunto difuso es un conjunto con límites borrosos o “no muy bien” definidos. Una vez clasificadaslas temperaturas del invernadero en conjuntos difusos, se les asignarán valores, los valores que se les asociarán a cada conjunto difuso tienen necesariamente que ver con el contexto del problema, en este caso el invernadero. Esto se hace tomando en cuenta la experiencia del operador, quien define los siguientes rangos de temperatura (T), para cada conjunto: Supongamos que se mide en el...
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