Nueva metodología de control no lineal basada en lógica difusa

Resumen

NUEVA METODOLOGÍA DE CONTROL NO LINEAL BASADA EN LÓGICA DIFUSA #RESUMEN: La actividad de investigación y desarrollo en sistemas difusos se ha ido incrementando rápidamente. La gran actividad en este campo se puede observar en el aumento reciente de las publicaciones. En 1991, más de 1400 artículos trataron con el tema. El número de patentes difusas publicadas en 1992 excede el total de suma de todas las patentes de sistema difusos anteriormente publicadas. En la actualidad, se tienen importantes revistas especializadas en sistemas difusos como: The Soft Journal, Fuzzy Sets and Systems, International Journal of Approximate Reasoning y The IEEE Transactions on Fuzzy Systems que publican solamente artículos técnicos de gran calidad en teoria, diseño y aplicación de conjuntos y sistemas difusos. Pese a esto la lógica difusa sigue siendo aún desconocida para muchos y su aplicación un tanto complicada. Por este motivo el trabajo que aqui se presenta se ha centrado en obtener una nueva metodología de control no lineal basada en la lógica difusa. El objetivo principal de esta tesis es obtener una nueva metodología de la lógica difusa que sea simple y sencilla de aplicar a una gran cantidad de casos prácticos. Esta mejora permite aplicar de forma más rápida los conceptos del control difuso a una gran cantidad de sistemas.Se explican las características más importantes a tener en cuenta en el diseño de sistemas de control convencional o difuso, para ver en que se diferencian, y cuando hay que aplicar uno u otro método. En este sentido, se mencionan las ventajas y limitaciones del método propuesto con respecto a la lógica difusa tradicional. Se explica de forma detallada la nueva metodología de lógica difusa a la cual también se le realiza un análisis de estabilidad mediante el uso de las funciones descriptivas. La nueva metodología de lógica difusa se aplica a la resolución de seis casos en la ingeniería de control: el sistema viga-bola, el sistema de suspensión de un autobús, la suspensión semiactiva de un car-cross, el sistema de doble y simple péndulo invertido y el sistema de vehículos seguidores. Todos estos casos fueron simulados en un ordenador con la ayuda de Simulink de Matlab. También se realizaron pruebas experimentales en algunos de estos casos, para ver cómo se comportaba el sistema de control ante ruidos y perturbaciones propias de las señales de entrada en los sistemas reales. Por último, se recogen las principales conclusiones del trabajo descrito en la memoria y las posibles líneas de investigación y aplicación que quedan abiertas. Research and development in fuzzy systems has increased rapidly during the last years. This has led to a bigger number of publications: in 1991 more than 1400 papers dealt with the topic, and the number of patents issued in 1992 concerníng fuzzy systems exceeds the sum total of all previously issued fuzzy systems patents. Up to date, important specialized journals related with fuzzy systems have arisen, for instance: The Soft Journal, Fuzzy sets and Systems, International Journal of Approximate Reasoning and The IEEE Transactions on Fuzzy Systems. These journals publish only the highest quality technical papers in the theory, design and appli catión of fuzzy sets and systems. in spite of this increased activity, the fuzzy logic continúes being little known for many control designers, as well as a bit complicated in its application. For this reason the work presented here, has been focused on obtaining a new methodology of fuzzy logic based non-linear control. The main aim of this thesis is to obtain a new fuzzy logic methodology that is easy and simple to apply to general practical cases. This improvement allows a more straightforward application of the fuzzy control to a wide variety of practical cases. This work explains the most important features that make a difference between conventional and fuzzy control in system design, setting up sol id criteria for deciding which one to apply. In this sense, the advantages and limitations of the proposed method with regard to the traditional fuzzy logic are studied in depth. Furthermore, the new fuzzy logic methodology is explained in detail, and a stability analysis is carried out by means of the use of descriptive functions. The new fuzzy logic methodology is applied to six different examples of engineering control: the beam-ball system, the bus active suspensión system, the Car-cross semi-active suspensión system, the double and simple inverted pendulum system and the car following system. All cases were solved through computational simulation using Matlab-Simulink. Experimental tests were al so realized for some of the cases, to observe the behavior of designed control strategies in the presence of noises and disturbances of the real signals. Finally, principal conclusions of the work are gathered and future research lines and applications are drafted