Controladores difusos

CONTROLADORES DIFUSOS

Felipe Mejía F., UPS 2009

Abstract — En este documento daremos una breve introducción en la historia de la lógica difusa, además trataremos y analizaremos el tema de los controladores difusos, la importancia y aplicaciones de los mismos.
Palabras clave — control difuso, lógica, PID.

I. INTRODUCCIÓN
La lógica difusa es una herramienta muy útil para el controlde múltiples aplicaciones en distintas áreas como la electrónica, industria, informática, entre otros.
Mediante la lógica difusa es posible diseñar sistemas o aplicaciones que respondan de manera más eficiente e inteligente a parámetros imprecisos del mundo exterior, es decir que se asemejen de alguna manera al comportamiento humano.

II. ANTECEDENTES HISTORICOS
La lógica difusa fueestudiada y sus bases establecidas por primera vez en 1964 por el Ing. Lofti Zadeh, profesor de la Universidad de Berkeley, California, que estableció lo siguiente: “Conforme la complejidad de un sistema aumenta, nuestra capacidad para ser precisos y construir instrucciones sobre su comportamiento disminuye hasta el umbral más allá del cual, la precisión y el significado son característicasexcluyentes”[1], con lo cual se propuso el concepto de conjunto difuso aludiendo que el pensamiento humano está basado en la interpretación de etiquetas o variables lingüísticas más no en números.
En 1974 se dio un importante paso en la investigación y desarrollo de la lógica difusa, cuando el británico Ebrahim Mamdani demostró la aplicabilidad de la lógica difusa en el campo del control al desarrollar elprimer controlador difuso práctico para la regulación de un motor de vapor.

III. CONTROL DIFUSO
La lógica difusa se usa principalmente en lo que son sistemas de control difuso que utilizan expresiones difusas para formular un conjunto de reglas que controlarán dichos sistemas. Como la lógica difusa sugiere un cierto grado de pertenencia para un dato que se presente dentro de los conjuntosdifusos, permite a un controlador difuso tomar diferentes grados de acción en un sistema. En los sistemas de control debe tomarse en cuenta el conocimiento experto de una o varias personas para la realización de la base de conocimientos sobre la cual se basará la toma de decisiones [2].
De acuerdo a los conceptos establecidos en [1], el control difuso es la aplicación de la inferencia difusa a laautomatización de procesos, en los cuales no es necesario conocer el modelo matemático que describa su comportamiento, de aquí que esta rama es en la actualidad ampliamente aplicada en diversos campos como por ejemplo metalurgia, robots para la fabricación, controles de maniobras de aviones, sensores de imagen y sonido, lavadoras, sistemas de reconocimiento de escritura, entre muchas otras más que yaestán funcionando en el campo de los llamados sistemas expertos. Todos estos sistemas utilizan información, esencialmente, imprecisa con el fin de lograr sus cometidos.

IV. CONTROLADOR DIFUSO
Tomando como base el artículo del Grupo de Investigación PSI de la Universidad del Valle, Colombia [3], un controlador difuso (CD) es por naturaleza de carácter no lineal, de los cuales existendiferentes tipos, y es en esencia un conjunto de estructuras básicas cuyo comportamiento se asemeja al de los controladores clásicos de tipo Proporcional (P), Integral (I), Derivativo (D), o una combinación de estos.
Básicamente en este tipo de controladores, el conocimiento experto se usa en vez de ecuaciones diferenciales para describir un sistema. Este conocimiento puede expresarse de una manera muynatural, empleando las variables lingüísticas que son descritas mediante conjuntos difusos.
Como lo mencionan Bauer, Nouak y Winkler en su artículo[4], para poder diseñar un CD se debe esencialmente escribir las reglas de control, determinando los antecedentes (premisas) y los consecuentes (conclusión), los cuales están formados por proposiciones difusas. Además de esto, el diseño de un CD...