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Sumário 
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● Fundamentos de controle nebuloso (CN); 
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Objetivo do Trabalho do 
Artigo 
● Abordagem sobre controladores controladores convencionais e 
avançados; 
● Estudo de ca...
Introdução do Artigo 
● Controladores nebulosos 
– Trabalham com entradas contendo 
informações imprecisas; 
– Tratam proc...
Fundamentos de Controle 
Nebuloso (CN) 
● Essência do CN é explorar o conhecimento do operador 
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Fluxo de dados dos CNs 
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● Processo balanço horizontal (PBH)
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Conclusão 
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Artigo 
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Apresentação de Artigo sobre um Projeto e Estudo de Caso da Implementação de um Sistema de Controle Nebuloso

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Artigo apresentado pela aluna Juliana Cindra, para a disciplina de Sistemas Evolutivos do curso de Mestrado em Engenharia Eletrônica da UERJ - 2014.

Autores: Leandro dos Santos Coelho; Otacílio da M Almeida; Antônio Augusto R Coelho.

Link original do artigo dos autores: http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0103-17592003000100003&script=sci_arttext&tlng=es

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Apresentação de Artigo sobre um Projeto e Estudo de Caso da Implementação de um Sistema de Controle Nebuloso

  1. 1. Projeto e estudo de caso da implementação de um sistema de controle nebuloso Autores: Leandro dos Santos Coelho; Otacílio da M. Almeida; Antonio Augusto R. Coelho. Artigo publicado originalmente em Sba Controle & Automação vol.14 no.1 Campinas Mar. 2003. Apresentadora do artigo para a disciplina de Sistemas Evolutivos do Curso de Mestrado em Engenharia Eletrônica - UERJ: Juliana Cindra. Outubro 2014
  2. 2. Sumário ● Objetivo do trabalho do artigo; ● Introducao do artigo; ● Fundamentos de controle nebuloso (CN); ● Fluxo de dados dos CNs; ● Exemplo do projeto de um CN; ● Descricao do processo multivariavel; ● Projeto do controlador para o controle de um processo multivariavel; ● Conclusao.
  3. 3. Objetivo do Trabalho do Artigo ● Abordagem sobre controladores controladores convencionais e avançados; ● Estudo de caso experimental de controlador nebuloso multivariável; ● Aplicação do controlador nebuloso a um processo não-linear: – MISO (Multi-Input and Single-Output), ou balanço horizontal; ● Visão geral de propostas da academia; ● Conjunto de aplicações industriais dos controladores nebulosos.
  4. 4. Introdução do Artigo ● Controladores nebulosos – Trabalham com entradas contendo informações imprecisas; – Tratam processos complexos, com características de comportamento não-linear, etc; – Possibilitam implementação de conhecimento e experiência de especialistas • Utilização de regras linguísticas.
  5. 5. Fundamentos de Controle Nebuloso (CN) ● Essência do CN é explorar o conhecimento do operador humano; ● Projetos de CNs caracterizam-se: – Tratamento do conhecimento a priori sobre o processo; – Ou, síntese através de algoritmo de otimização; ● Diversos métodos para o projeto de um CN; ● Fases de projeto dos Cns: – Nebulização (fuzzyfication); – Análise e execução de regras; – Desnebulização (defuzzyfication);
  6. 6. Fluxo de dados dos CNs  Base de conhecimento abrange:  Base de dados;  Base de Regras;  Base de dados:  Universo de discurso de cada variável de estado;  Funções de pertinência e parâmetros;  Base de Regras:  Projetada pela seleção das variáveis (entrada e saída) e regras de controle.  Fase de nebulização:  Conversão de variáveis numéricas em linguísticas;  Fases de execução:  Responsáveis pela avaliação das regras de controle;  Saída de regra é obtida através de procedimentos de cálculo (baseado nos valores dos antecedentes);  Fase de desnebulização:  Reverso da fase de nebulização;  Transforma valores da saída do CN em valores crisp.
  7. 7. Exemplo do Projeto de um CN ● Processo balanço horizontal (PBH)
  8. 8. Descrição do Processo Multivariável ● Processo Balanço Horizontal (PBH) – Haste metálica; – Extremidades com 2 motores DC de 12 volts (controle u1 e u2); – Hélices plásticas acopladas; – Potenciômetro de precisão preso ao ponto central da haste; – Base de apoio formada por plataforma metálica; – Circuitos de medição e atuação do processo (preso em estojo de plastico sob a base de apoio); • Interface entre controlador (a ser utilizado), usuário, e protótipo.
  9. 9. Projeto do Controlador para o controle de um processo multivariável ● Projeto CN-(PD+I) incremental estendido para o caso MISO; ● O CN-(PD+I) é regido pela lei de controle: – Onde uPID(k) é o vetor (mx1); – uI(k) ação integral do erro; – KuPD e KuI são as matrizes dos ganhos dos algoritmos de controle incremental proporcional mais derivativo e integral, respectivamente; ● Diagrama do CN-(PD+I):
  10. 10. Projeto do Controlador para o controle de um processo multivariável ● A metodologia do projeto é descrita por quatro aspectos relevantes: – Escolha das entradas e saídas; – Definição das superfíces de controle; – Ajuste da base de regras; – Escolha do médoto de nebulização e desnebulização.
  11. 11. Projeto do Controlador para o controle de um processo multivariável ● Escolha das entradas e saídas: – As características funcionais e operacionais são determinadas e avaliadas – Características funcionais: A seleção das variáveis dependem do controle a ser realizado; – Características operacionais: O domínio dos valores depende: • Intervalo dos valores normalizados das entradas do controlador; • Ações de controle a ser aplicado ao processo;
  12. 12. Projeto do Controlador para o controle de um processo multivariável ● Definição das superfíces de controle: – Número de conjuntos nebulosos escolhidos heurísticamente; – Selecionados somente 3 conjuntos nebulosos para as entradas e saídas; – Variáveis linguísticas são atribuídas os valores: • POsitivo (PO), NEgativo (NE), ZEro (ZE); – Variáveis erro e Derro: • correspondem ao erro (diferença entre a referência e a saída do processo) e a variação do erro; – Ajustes das funcões de pertinencia realizado por tentativa e erro;
  13. 13. Projeto do Controlador para o controle de um processo multivariável ● Ajuste da base de regras: – estrutura multivariável do CN- (PD+I) incremental aplicado ao PBH apresentado na tabela; – Base de regras aplicadas iguais para u1 e u2; – Forma das regras de produção utilizadas: • <condição> então <conclusão>; • Exemplo: se <erro é PO e Derro é ZE > então < u1 é PO e u2 é NE>;
  14. 14. Projeto do Controlador para o controle de um processo multivariável ● Escolha do método de nebulização e desnebulização: – Método de desnebulização: centro da área (centróide); – Nebulização: consulta a uma tabela previamente armazenada em memória; – Resultados experimentais obtidos em período de amostragem de 200 mseg; – Base de regras do controlador I, no CN-(PD+I), constituído de 3 regras; – Em ensaio o PBH foi submetido a variações de referência (comportamento servo) – Referência estipulada inicialmente em 4 volts: • Posteriormente modificada para 1, 3 e 2 volts ● A figura ilustra os experimentos de variação de referência do PBH viaCN-(PD+I);
  15. 15. Conclusão ● Controlador apresentou comportamento servo adequado no seguimento das referências; ● Diversos fatores influenciaram do desempenho do CN apresentado – Seleção da base de regras; – Ajustes das funções de pertinência; – Determinação dos fatores de escala; – Divisão do universo de discurso e conhecimento a priori das características dos processos pelo projetista; ● Projeto do CN-(PD+I) incremental apresentou comportamento adequado na tarefa de controle do PBH.
  16. 16. Perguntas?
  17. 17. Artigo http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0103- 17592003000100003&script=sci_arttext&tlng=es Autores Leandro dos Santos Coelho (I); Otacílio da M. Almeida (II); Antonio Augusto R. Coelho (III) (I) Laboratório de Automação e Sistemas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e Sistemas, Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Rua Imaculada Conceição, 1155 Prado Velho, 80215-901, Curitiba, PR, Brasil (II) Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, CE, Brasil (III) Departamento de Automação e Sistemas, Universidade Federal de Santa Catarina, Caixa Postal 476, 88040-900, Florianópolis, SC, Brasil

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