Control De Ilumincacion

Análisis e Implementación de un Control Fuzzy PID de Iluminación usando Matlab
Miguel Alejandro Ruiz Cruz
Ingeniería Mecatrónica
Escuela Politécnica del Ejercito
miguelalejoruiz@gmail.com


Resumen:
Se implementa un control Fuzzy PID, sobre una planta de iluminación, con el fin de tener un banco de pruebas, donde se analizaran las diferentes ventajas y desventajas que posee, frente alos controles, difuso y PID utilizados comúnmente. Se pretende utilizar las ventajas de cada tipo de control para optimizando el funcionamiento de la planta de iluminación. Para ello se utilizara una LDR como sensor de luz, un circuito de acondicionamiento, un circuito de control, una matriz de 20 Leds como actuador y la ayuda del software de Matlab, en donde se encuentra el control. El PICcontrola vía

Abstract:
In these project will be implemented, PID and fuzzy controls, in order to evaluate, the different advantages and disadvantages that each one in the control of lighting. We will identify and tune the system by different methods, for these is used as light sensor a LDR , a conditioning circuit, a control circuit, an array of 20 LEDs as an actuator, which change theirpercentage of lighting using PWM technique and the help of Matlab software,  where is the control.
Introducción:
El control a implementar, debe ser capaz de estabilizar la planta de luz, en el menor tiempo posible con un error en el estado estacionario nulo, sin presentar sobre picos en todo rango de trabajo, sin importar el tipo de perturbaciones que se le someta a la planta. Se analizaran lasventajas que posee un controlador Hibrido frente a los controles difuso y PID. para lo cual se va a utilizar el software Matlab con el fin de programar los diferentes controles, y visualizar las diferentes graficas de control.
Sensor:
El sensor que se utilizo en la planta de luz fue una LDR (Light Dependent Resistence), dispositivo cuya resistencia óhmica es una función de la iluminación recibidasobre su superficie (fotorresistencia). La resistencia óhmica disminuye, a medida de que la iluminación aumenta, sobre la superficie de la LDR.

La dependencia entre resistencia e iluminación es de la forma:

R=AxL-∝ [1]
Las LDR son unos dispositivos sensibles, económicos y fáciles de conseguir, con tiempos de respuesta a cambios repentinos del nivel luminoso entre las decenas a centenas demilisegundos, sin embargo no es un sensor lineal, presenta poca estabilidad térmica y problemas de histéresis.

Acondicionamiento:
Para poder medir el porcentaje de iluminación de la planta de luz, es necesario convertir los cambios de resistencia de la LDR a cambios de voltaje por lo cual se utilizara un divisor de voltaje, un circuito operacional configurado como seguidor con ello logramosque la salida sea la misma tensión que la entrada, independientemente de la carga que se le acopla. Además se implemento un pasa bajos para eliminar el ruido presente en nuestro circuito de acondicionamiento, con una frecuencia de corte igual:
Fc=12πRC=12πx33kx1u=4.82Hz [2]
Se obtuvo a la salida del circuito de acondicionamiento, un voltaje de 1.4 voltios cuando el actuador se encontraba asu máximo porcentaje de iluminación, y 5 voltios cuando el actuador se encontraba apagado.

Figura 1: Circuito de acondicionamiento implementado.
Adquisición de datos:
El envió y recepción de datos se realizo por medio de una comunicación serial, por lo cual se escogió el PIC 16F877A, ya que este presenta, entradas analógicas y digitales, conversor análogo/digital, salida de PWM ycomunicación serial.
Cabe recalcar que se utilizo una comunicación maestro-esclavo, siendo el maestro el controlador (Matlab), y el esclavo el PIC, por lo cual solo cuando el controlador requiera datos, solicita al PIC que se los envié y solo en este instante se realiza la comunicación.
En este punto es importante destacar que se debe elegir la frecuencia con que se va a adquirir y generar la...