modelizacionycontroldeunsistemaneumatico

7/23/2019 ModelizacionYControlDeUnSistemaNeumatico

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ScientiaetTechnicaAoXIII,No34,Mayode2007.UniversidadTecnolicade!ereira.ISSN0"22#"70" 22$

MODELIZACINYCONTROLDEUNSISTEMANEUMTICOUSANDOCONTROLINTELIGENTE

RESUMEN%n

estedoc&'ento

se

(resentael(roceso

de

'odeli)acin

ycontrolde

&nsiste'a ne&'*tico &sando control inteliente. +ierentes 'odelos seconstr&yeron-

ANIS

/Ada(tive

Ne&ro#&))y

trainin

o

S&eno#ty(e

IS,redesne&ronalesy&n'odelo

1asadoen

(rinci(ios

sicos&nda'entales.%l'eor'odeloesescoidoto'andoenc&enta

elMS%/oots

MeanS5&are%rror,co'o(ar*'etrodeco'(aracin.6&andoel'eor'odeloesescoido,se(ro(onendosestrateiasdecontrol-!I+ycontrol&))yti(oMa'dani.inal'ente,loscontroladoresseanali)an(araveriicars&ro1&ste)ysedisc&tens&sres&ltados.

PALABRAS

CLAVES:Siste'ane&'*tico,ANIS,MS%,!I+,control&))yti(oMa'dani.

ABSTRACTInthisdocumenttheprocessofmodelingandcontrolofapneumaticsystem

using

intelligent

control

is

described.

Different

models

are

built

such

as:

ANFIS(AdaptiveNeuro-FuzzytrainingofSugeno-typeFIS!neuralnet"or#sand

physicalfirstprinciples.$hen!thebestoneischosenta#ingthe%&S'(%oots&eanSuare'rror!asparameterofcomparison.)henthebestmodelis

chosen!t"ocontrolstrategiesareproposed:*IDandFuzzytypecontro

l&amdani.Finallythecontrollersareanalyzedtochec#robustnessandtheir

resultsarediscussed.

KEYWORDS:!ne&'aticsyste',ANIS,!I+,MS%,&))yty(econtrolMa'dani.

FLAMINIOVERAMNDEZInenieroInd&strial,M.Sc.!ro.del+e(todeIn.Ind&strialUniversidaddeI1a&/6olo'1iala'inio.vera8&ni1a&e.ed&.co

ANAISABELGUTIERREZInenieroInd&strial,M.Sc.!ro.del+e(todeA&to'ati)acinUniversidaddeI1a&/6olo'1iaAna.&tierre)8&ni1a&e.ed&.co

ALDEMARMUOZInenieroMec*nico,!h.+.!ro.del+e(todeA&to'ati)acinUniversidaddeI1a&/6olo'1iaAlde'ar.'&no)8&ni1a&e.ed&.co

1.INTRODUCCIN

6onlaconi&racindelsiste'ane&'*ticoe9istenteen

ella1oratoriodeA&to'ati)acindelaUniversidaddeI1a&,

6or&niversitaria,

se

o1t&voel 'odelodelsiste'aatravsde-&n'odeloANIS/Ada(tiveNe&ro#&))ytraininoS&eno#ty(eIS,otroconredesne&ronalesy&n'odelo1asado

en(rinci(iossicos&nda'entales,l&eodeseleccionadoel'eor'odelo,sehallaelcontrolde(osicindelcilindrorec&rriendoalcontrolintelienteyalatcnicadecontrol!I+.

2.PROCESODEMODELIZACION

%lsiste'aest*conor'ado(ordoscilindrosne&'*ticos

colocadosvertical'ente&no so1reelotro,estoscilindrossondedo1leeectoyest*n&nidos'ediante&nee

o

v*stao

5&e(er'ite

al

cilindro

s&(erior

&ndes(la)a'ientoso1reel'is'o

v*stao

5&e

indicar*

la(osicindelcilindroen&n'o'entodadoyeslavaria1le5&esedeseacontrolar.%lcilindros&(erior&ncionacon&na

v*lv&la

(ro(orcionalM:!%

$;3

vas

con

(osicincentralcerrada,convierte&nasealdeentradaanalicaenlasa(ert&rasdeseccinde(asoadec&adas.Ala'itad

de

s&

tensin

no'inal,

o

sea

a

$

voltios,

la

v*lv&la

as&'e

echadeece(cin-0


2/8

s&(osicin'ediane&'*ticaenla5&etodoslos1ordesdecontrolsehallancerrados,deor'a5&e,a(artedelas&as,elairenoatraviesalav*lv&la.Acerovoltiosya"0voltiosres(ectiva'ente,lav*lv&laas&'e&nades&s

(osicionese9tre'as,conla'*9i'aseccinde(asodeaire.%stav*lv&laes

adec&ada

(araser

&tili)adaco'oele'entoinaldecontrolenco'1inacin

con&nre&ladorde(osicindealtonivel,(arael

(osiciona'ientode&ncilindrone&'*tico.%n$voltiosestaen(osicinde1lo5&eo.%ntre0y4.

'an&act&rado(orAdvantech.+oscanalesdeentrada

diital/"?1its&eron&sados(arato'arlosdatosde(osicindelcilindroy&nasalidaan*loa/"21its&e&sada(araenviar lasealaleatoriadeentradaenvoltios

delav*lv&la(ro(orcional.%ltie'(ode'&estreo&sado(orel(rocesodead5&isicindedatos&e

de"00's.%ltie'(o&eseleccionado,dividiendolaconstantedetie'(o'asr*(idadelsiste'ane&'*ticoentre20.+e ac&erdo

a los

datos

al'acenados

se(resenta

la

i&ra

2

con

s&s

seales

de

entrada

/voltae

y

salida/(osicindelcilindrone&'*tico.

i&ra3.Seleccindeentradascone9ha&stivesearch

Se

encontr

5&e

las

entradas

seleccionadas

con

la

&ncine+haustivesearchcon la inor'acinde lara)delerrorc&adr*tico'edioMS%/ootsMeanS5&are%rror&e(araentrena'ientoMS%de".?0


3/8

ntradaen voltios

$ !$$ $$ $$ &$$ '$$#$$

Datosde-er.cacion(Lineasolida)yANFISexhaustivesearchPrediccion(Puntos)conRMSE!"&///!'$

!$$

'$

Muestras

i&ra2.%ntradaysalidadelsiste'aNe&'*tico

$

#$$ /$$ +$$ %$$ !$$$ !!$$ !($$Muestras

i&ra4.ModeloANIS,atravsde/e9ha&stivesearch

ScientiaetTechnicaAoXIII,No34,Mayode2007.UniversidadTecnolicade!ereira 227

2.2 Id!"#$#%&%#'! (d#&!" ()d*) d +d,!-+)!&*,

Trescon&ntosdedatos&eron&tili)ados-%ntrena'iento

/70L,validacin/30L y&ncon&ntotestdeotra'&estra

dedatos(ara

&tili)ar

(arada

r*(ida/earlysto((in.

%ldese'(eodelaredne&ronal&edeconverenciar*(ida,&sandoearlySto((indando&na'eorenerali)acin.

Alhacer lavalidacinde lasalida/(osicindelcilindroen

''

entreel

siste'a

real

y

el

siste'asi'&lado

seencontr5&etienen1&ena&ste,co'ose(&edeo1servarenlai&ra?.

Eaar5&itect&raescoida&e&naredrec&rrenteJ(or'ediode&n(rocesoiterativo,lasne&ronasdelaca(aoc&lta

&eron

incre'entadas

hasta

7.

+e1ido

a

lanat&rale)a

delsiste'a

no

lineal

se

to'co'o&ncin1i(olarsi'oide,tansi,'ientras5&een

laca(adesalida,seescoi&nane&ronacon&na&ncinlineal,

(&relin,veri&ra$1.Easinta9isdelaredesla'ostrada

acontin&acinC2D-

'net3Fne@/'in'a9/Un2,C7"D,Gtansi

(&relin,trainl'J

Ea&ncindeentrena'ientolm/Eeven1er#Mar5&ardt

&eescoida(or5&eeselalorit'o'*sr*(ido,conelco'(ro'isoentrelos'todos5&asi#Ne@tonyradiente

%$

+$

/$

#$

'$

&$

$

$

!$

$

lineay(,)real 0untosy(,)Simuladaen mm

$ $$ &$$ #$$ +$$ !$$$ !$$!&$$

Muestras

con&ado.+eac&erdoconla&ade&s&ariodeMatla1,lmesla'eor&ncin

(ara(ro1le'asdea(ro9i'acin.

!ri'ero5&etodo,loscon&ntosdedatos&eronescaladosentre#"y"(ara'eorarlao(eracindelalorit'o.Ea to(oloadelaredne&ronalse'&estraenlai&ra$aC2D.

aTo(oloadelaredne&ronal

i&ra?.

=alidacinde lasealdesalidarealysi'&ladaconredne&ronal

Eara)delerrorc&adr*tico'edioMS%/ootsMean

S5&are%rror&e(araentrena'ientoMS%de".7?40y(aravalidacinMS%de".?322.

2.Id!"#$#%&%#'!d*()d*)/&,&d)

!0+#!%#0#),$,#%),$-!d&(!"&*,

%ldiara'areali)adoenSi'&linH(arai'(le'entarel

'odelo1asadoen(rinci(iossicosestadividoentres(artes-lav*lv&la(ro(orcional,elcilindrone&'*ticoy

(or

Blti'o

el

an*lisis

de

ec&aciones

(ara

(osicin

delcilindro,veri&ra7C3D.

y(,)


4/8

1Ar5&itect&radelaredne&ronal

i&ra$.To(oloa yar5&itect&radelaredrec&rrentei'(le'entada

i&ra7.+iara'adel'odelo1asadoen(rinci(iossicosdelsiste'aNe&'*tico.

Setienenlassi&ientesec&aciones(aralav*lv&la-Eaec&acin/2."descri1e ladin*'icadell&o'*sico,C3D.

22 ScientiaetTechnicaAoXIII,No34,Mayode2007.UniversidadTecnolicade!ereira

m=/Aeff.*"

+onde-

"2#1

2

2#+"3

45

*26/2." !&$

!$

SALIDA *P7SI8I7N DEL8LINDR7NE9MA:I87

indicaelcar&eydescar&e.*"-!resina1sol&taAeff -Oreaoriicio(aracadaoriiciodelav*lv&la.

Eaec&acin/2.2descri1elas*reaseectivasdecadarestriccinC3D

!$$

+$

#$

&$

$

D

;2.*s(+".*s+0

/2.2 $$

!

&

'

#

/

+

%

!$

Muestras

i&ra.!osicindelcilindroo1tenidaa(artirdel'odelo

%lactordecaracestadescrito(or laec&acin/2.3

y

D

/actordedescara(or laec&acin/2.4, lac&al

'&estrade(endenciadelsentidodell&o'*sico.*nesla(resindelac*'ara5&esellena/ec&acin2.3ola5&esevaca/ec&acin2.4C3D.

1asadoen(rinci(iossicos.

!arael'odelo1asadoen(rinci(iossicossehalllara)

del

error

c&adr*tico

'edio

MS%F2.3$23

(araentrena'ientoyMS%F2.0"$3(araveriicacin,indicando&na1&ena(recisin.

c

D

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n=N

n=0

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(,)enmm

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modelizacionycontroldeunsistemaneumatico

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