UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR

SIMULACIN BASADA EN UN SISTEMA DE NIVELSISTEMA DE CONTROL

SIMULACIN BASADA EN UN SISTEMA DE NIVEL SISTEMA DE CONTROL DIFUSO

JEFFERSON ESQUEA

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR VALLEDUPAR-CESAR

INTRODUCCIN

En esta entrega a presentar se dar a conocer el funcionamiento de un "sistema de nivel, para poder determinar en nivel de liquido en los tanques. Para esto aplicaremos la lgica fuzzy, realizando un sistema de lgica difusa partiendo de la base del conocimiento y con investigaciones previas de los elementos que utilizaremos para nuestra simulacin. Por eso en esta entrega le mostraremos como es el funcionamiento total de este sistema. Para poder llegar a nuestro objetivo en esta simulacin que es mantener nuestro segundo tanque en un nivel medio.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Comprender, analizar e implementar un sistema de lgica difusa. Para un sistema de nivel. OBJETIVOS ESPECFICOS Conocer de manera clara y concisa todo el proceso que implementan los sistemas de lgica difusa. mantener un nivel de lquido determinado en el segundo tanque regulando el caudal del lquido entrante en el primero.

PROBLEMA Se pretende realizar un sistema de control sobre un sistema formado por dos tanques de lquido interconectado. El tipo de controlador a emplear ser lgica fuzzy. El objetivo es mantener un nivel de lquido determinado en el segundo tanque regulando el caudal del liquido entrante en el primero.la primera propuesta es mantener el nivel del tanque 2 en su zona media, esto es entre 40 y 60 se intentara afinar mas tratando de mantener este nivel entre 45 y 55. FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA El funcionamiento de la planta expuesta es muy simple. Una motobomba introduce lquido en el primer tanque. La cantidad de lquido se puede regular mediante la aplicacin de un voltaje. El lquido del primer tanque, que est ms elevado que el segundo, pasa al segundo tanque a travs de una electrovlvula para evacuar el lquido. En todo momento una de ellas est abierta. La diferencia entre estas dos electrovlvulas es que una de ellas permite evacuar un caudal mayor de lquido que la otra. En cada uno de los tanques existe un sensor que nos indica el nivel de lquido en cada uno de ellos. Estos niveles se tomaran como entrada al sistema. Diseo del sistema:

Donde: Ca: es el caudal del lquido que sale de la motobomba cuando se le induce un voltaje a la misma. Y que entra al tanque 1. E0: es la electrovlvula que conecta los dos tanques y la permite el flujo del lquido del tanque 1 al tanque 2. E1: es la electrovlvula conectada al segundo tanque y que siempre esta abierta, por lo tanque hay un flujo de liquido constante que sale del tanque 2. E2: es la segunda electrovlvula conectada al segundo tanque y que se abre cuando este sobrepasa el nivel deseado para evacuar el liquido y que el tanque vuelva llegar de nuevo al nivel deseado. Para este modelo trabajamos con los siguientes elementos: Una motobomba que trabaja a 240V, y la cual tiene un caudal de 90 l/min. 2 tanques para depsito de agua cuya capacidad es de 10000 litros. 1 electrovlvula que esta conectada a la motobomba cuyo dimetro es 1 y que influye dentro del sistema debido a que es la que permite transportar el liquido hacia el primer tanque. El caudal de lquido que sale de la motobomba por medio de la electrovlvula depende del voltaje inducido hacia la misma, a mayor voltaje mayor caudal. Una electrovlvula que tiene un dimetro de 1. Que es la que interconecta los tanques dentro del sistema y la cual posee un caudal de 7 l/min. Una electrovlvula conectada al segundo tanque cuyo dimetro es de 0.78. y que yo controlo, pero que para este modelo no la incluyo dentro de mi sistema como una variable pero si dentro de mi simulacin. Esta electrovlvula tiene un caudal de 4 l/min. Una electrovlvula conectada al segundo tanque cuyo dimetro es de 0.31. y que permanece siempre abierta para dejar evacuar lquido. Esta electrovlvula tiene un caudal de 1 l/min.

Modelo N 1 Control difuso para este modelo:

NT1 Sistema de reglas NT2 Base del conocimiento CE

FusificacinVariables de entrada: NT1 (Nivel del tanque 1) NT2 (Nivel del tanque 2) Variables de salida: CE (Caudal de salida de la motobomba) Universo del discurso NT1: [0 10000] NT2: [0 10000] CE: [0 90] cantidad expresada en litros. cantidad expresada en litros. cantidad expresada en l/min.

Defusificacin

Definicin de variables lingsticas NT1: BAJO [0 2499] MEDIO [2500 7499] ALTO [7500 10000]

NT2: BAJO [0 2499] MEDIO [2500 7499] ALTO [7500 10000]

CE: BAJO [0 22] MEDIO [23 67] ALTO [68 90]

Definimos nuestros conjuntos difusos: NT1: Bajo1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 2500 5000 7500 10000

Medio

Alto

NT2: Bajo1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1000 2000 3000 4000 5000

Medio

Alto

CE: Bajo1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Medio

Alto

Definimos nuestras premisas:

Si el NT1 est bajo y el NT2 est bajo entonces el CE es alto. Si el NT1 est bajo y el NT2 est medio entonces el CE es medio. Si el NT1 esta bajo y el NT2 esta alto entonces el CE es medio. Si el NT1 esta medio y el NT2 esta bajo entonces el CE medio. Si el NT1 esta medio y el NT2 esta medio entonces el CE es medio. Si el NT1 esta medio y el NT2 esta alto entonces el CE es medio. Si el NT1 esta alto y el NT2 esta bajo entonces el CE es medio. Si el NT1 esta alto y el NT2 esta medio entonces el CE es medio. Si el NT1 esta alto y el NT2 esta alto entonces el CE es bajo.

Modelo N 2 Control difuso para este modelo:

NT1 Sistema de reglas NT2 Base del conocimiento CE

FusificacinVariables de entrada: NT1 (Nivel del tanque 1) NT2 (Nivel del tanque 2) Variables de salida: CE (Caudal de salida de la motobomba) Universo del discurso NT1: [0 10000] NT2: [0 10000] CE: [0 90] cantidad expresada en litros. cantidad expresada en litros. cantidad expresada en l/min.

Defusificacin

Definicin de variables lingsticas NT1: MUY BAJO [0 1299] BAJO [1250 3749] MEDIO [3750 6249] ALTO [6250 8749] MUY ALTO [8750 10000]

NT2: MUY BAJO [0 1299] BAJO [1250 3749] MEDIO [3750 6249] ALTO [6250 8749] MUY ALTO [8750 10000]

CE: MUY BAJO [0 14] BAJO [15 34] MEDIO [35 54] ALTO [55 74] MUY ALTO [75 90]

Definimos nuestros conjuntos difusos NT1: Muy Bajo1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Bajo

Medio

Alto

Muy Alto

NT2: Muy Bajo1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Bajo

Medio

Alto

Muy Alto

CE: Muy Bajo1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Bajo

Medio

Alto

Muy Alto

Definimos nuestras premisas: Si NT1 esta muy bajo y NT2 esta muy bajo entonces CE es muy alto Si NT1 esta muy bajo y NT2 esta bajo entonces CE es alto Si NT1 esta muy bajo y NT2 esta medio entonces CE es alto Si NT1 esta muy bajo y NT2 esta alto entonces CE es medio Si NT1 esta muy bajo y NT2 esta muy alto entonces CE es medio

Si NT1 esta bajo y NT2 esta muy bajo entonces CE es alto Si NT1 esta bajo y NT2 esta bajo entonces CE es alto Si NT1 esta bajo y NT2 esta medio entonces CE es medio Si NT1 esta bajo y NT2 esta alto entonces CE es bajo Si NT1 esta bajo y NT2 esta muy alto entonces CE es bajo

Si NT1 esta medio y NT2 esta muy bajo entonces CE es alto Si NT1 esta medio y NT2 esta bajo entonces CE es alto Si NT1 esta medio y NT2 esta medio entonces CE es medio Si NT1 esta medio y NT2 esta alto entonces CE es bajo Si NT1 esta medio y NT2 esta muy alto entonces CE es bajo

Si NT1 esta alto y NT2 esta muy bajo entonces CE es medio Si NT1 esta alto y NT2 esta bajo entonces CE es medio Si NT1 esta alto y NT2 esta medio entonces CE es bajo Si NT1 esta alto y NT2 esta alto entonces CE es bajo Si NT1 esta alto y NT2 esta muy alto entonces CE es muy bajo

Si NT1 esta muy alto y NT2 esta muy bajo entonces CE es medio Si NT1 esta muy alto y NT2 esta bajo entonces CE es bajo Si NT1 esta muy alto y NT2 esta medio entonces CE es bajo Si NT1 esta muy alto y NT2 esta alto entonces CE es bajo Si NT1 esta muy alto y NT2 esta muy alto entonces CE es muy bajo

Modelo N 3 Control difuso para este modelo:

NT1 Sistema de reglas NT2 Base del conocimiento CE

FusificacinVariables de entrada: NT1 (Nivel del tanque 1) NT2 (Nivel del tanque 2) Variables de salida: CE (Caudal de salida de la motobomba) Universo del discurso NT1: [0 10000] NT2: [0 10000] CE: [0 90] cantidad expresada en litros. cantidad expresada en litros. cantidad expresada en l/min.

Defusificacin

Definicin de variables lingsticas NT1:MUY BAJO [0 999] BAJO [1000 2999] ESTABLE [3000 4999] MEDIO [5000 6999] ALTO [7000 8999] MUY ALTO [9000 10000]

NT2:MUY BAJO [0 999] BAJO [1000 2999] ESTABLE [3000 4999] MEDIO [5000 6999] ALTO [7000 8999] MUY ALTO [9000 10000]

CE:MUY BAJO [0 7,4] BAJO [7,5 24] ESTABLE [25 44] MEDIO [45 64] ALTO [65 82,4] MUY ALTO [82,5 90]

Definimos nuestros conjuntos difusos NT1: Muy Bajo1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Bajo

Estable

Medio

Alto

Muy Alto

NT2: Muy Bajo1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Bajo

Estable

Medio

Alto

Muy Alto

CE: Muy Bajo1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Bajo

Estable

Medio

Alto

Muy Alto

Definimos nuestros conjuntos difusos:

Si NT1 esta muy bajo y NT2 esta muy bajo entonces CE es muy alto. Si NT1 esta muy bajo y NT2 esta bajo entonces CE es alto. Si NT1 esta muy bajo y NT2 esta estable entonces CE es alto. Si NT1 esta muy bajo y NT2 esta medio entonces CE es medio. Si NT1 esta muy bajo y NT2 esta alto entonces CE es estable. Si NT1 esta muy bajo y NT2 esta muy alto entonces CE es estable.

Si NT1 es bajo y NT2 esta muy bajo entonces CE es medio. Si NT1 es bajo y NT2 esta bajo entonces CE es alto. Si NT1 es bajo y NT2 esta estable entonces CE es alto. Si NT1 es bajo y NT2 esta medio entonces CE es medio. Si NT1 es bajo y NT2 esta alto entonces CE es estable. Si NT1 es bajo y NT2 esta muy alto entonces CE es estable.

Si NT1 esta estable y NT2 esta muy bajo entonces CE es medio. Si NT1 esta estable y NT2 esta bajo entonces CE es medio. Si NT1 esta estable y NT2 esta estable entonces CE es estable. Si NT1 esta estable y NT2 esta medio entonces CE es bajo. Si NT1 esta estable y NT2 esta alto entonces CE es bajo. Si NT1 esta estable y NT2 esta muy alto entonces CE es estable.

Si NT1 esta medio y NT2 esta muy bajo entonces CE es estable. Si NT1 esta medio y NT2 esta bajo entonces CE es estable. Si NT1 esta medio y NT2 esta estable entonces CE es estable. Si NT1 esta medio y NT2 esta medio entonces CE es estable.

Si NT1 esta medio y NT2 esta alto entonces CE es bajo. Si NT1 esta medio y NT2 esta muy alto entonces CE es bajo.

Si NT1 esta alto y NT2 esta muy bajo entonces CE es estable. Si NT1 esta alto y NT2 esta bajo entonces CE es bajo. Si NT1 esta alto y NT2 esta estable entonces CE es bajo. Si NT1 esta alto y NT2 esta medio entonces CE es bajo. Si NT1 esta alto y NT2 esta alto entonces CE es bajo. Si NT1 esta alto y NT2 esta muy alto entonces CE es muy bajo.

Si NT1 esta muy alto y NT2 esta muy bajo entonces CE es estable. Si NT1 esta muy alto y NT2 esta bajo entonces CE es bajo. Si NT1 esta muy alto y NT2 esta estable entonces CE es bajo. Si NT1 esta muy alto y NT2 esta medio entonces CE es bajo. Si NT1 esta muy alto y NT2 esta alto entonces CE es muy bajo. Si NT1 esta muy alto y NT2 esta muy alto entonces CE es muy bajo.

CONCLUSIN

Podemos concluir con base a nuestra simulacin. Que por medio esta pudimos observar de manera clara todo el proceso de llenado que se ejecuta en un sistema de nivel, nos pudimos de lo importante y til que son los controles difusos ya que por medio de ellos podemos disear sistemas que puedan trabajar de manera automtica aplicando les la lgica fuzzy. Son sistemas inteligentes y muy dinmicos a la hora de su ejecucin, y podemos concluir que base a la lgica difusa llegamos a realizar nuestro objetivo en esta simulacin que era el de mantener el nivel en el segundo tanque de la problemtica planteada.