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Lógica Difusa

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by

cristhian castro narvaez

on 25 November 2013

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Transcript of Lógica Difusa

Lógica Difusa
Definición
La lógica difusa es una metodología que proporciona una manera simple y elegante de obtener una conclusión a partir de información de entrada vaga, ambigua, imprecisa, con ruido o incompleta, en general la lógica difusa imita como un persona toma decisiones basada en información con las características mencionadas. Una de las ventajas de la lógica difusa es la posibilidad de implementar sistemas basados en ella tanto en hardware como en software o en combinación de ambos.

Funcionamiento
La lógica difusa se adapta mejor al mundo real en el que vivimos, e incluso puede comprender y funcionar con nuestras expresiones, del tipo "hace mucho calor", "no es muy alto", "el ritmo del corazón está un poco acelerado", etc.
La clave de esta adaptación al lenguaje, se basa en comprender los cuantificadores de cualidad para nuestras inferencias (en los ejemplos de arriba "mucho", "muy" y "un poco").
En la teoría de conjuntos difusos se definen también las operaciones de unión, intersección, diferencia, negación o complemento, y otras operaciones sobre conjuntos (ver también subconjunto difuso), en los que se basa esta lógica.
Para cada conjunto difuso, existe asociada una función de pertenencia para sus elementos, que indican en qué medida el elemento forma parte de ese conjunto difuso. Las formas de las funciones de pertenencia más típicas son trapezoidal, lineal y curva.
Aplicaciones generales
La lógica difusa se utiliza cuando la complejidad del proceso en cuestión es muy alta y no existen modelos matemáticos precisos, para procesos altamente no lineales y cuando se envuelven definiciones y conocimiento no estrictamente definido (impreciso o subjetivo).
Ejemplos:
•Sistemas de control de acondicionadores de aire.
•Sistemas de foco automático en cámaras fotográficas.
•Electrodomésticos familiares (frigoríficos, lavadoras).
•Optimización de sistemas de control industriales.
•Sistemas de escritura.
•Mejora en la eficiencia del uso de combustible en motores.
•Sistemas expertos del conocimiento (simular el comportamiento de un experto humano)
Tecnología informática.
El uso de la lógica difusa para la potabilización del agua
El corazón de un sistema de potabilización de agua para consumo humano es el proceso de coagulación. En él se acondiciona el agua de tal forma que los procesos posteriores de limpieza, en donde, propiamente dicho, se remueven las impurezas, puedan realizar su funciona adecuadamente. Si la coagulación no funciona adecuadamente, tampoco funcionan adecuadamente los procesos posteriores de limpieza. Así de sencillo, si la coagulación no se optimiza tampoco se puede tratar el agua óptimamente
STREAMING CURRENT DETECTOR
Una medida de que tan bien se han coagulado las partí-culas se puede lograr utilizando el denominado poten-cial Z. El potencial Z cuantifica que tan cargadas se encuentran las partículas en suspensión en el agua, es decir, las partículas que se pretende remover para lim- piarla, bajo el supuesto que para remover éstas del aguaes necesario que la carga sea nula o prácticamente nula.La función principal del coagulante es lograr que lascargas en las partículas, junto con la nube de iones quela rodean, sean prácticamente nulas. Tradicionalmente la medición del potencial Z se realiza tomando muestras del agua coagulada y analizándolas en el laboratorio, loque puede tomar desde varios minutos a algunas horas.Existen sin embargo algunos aparatos que se han desa-rrollado para estimar en linea el potencial Z como el denominado SCD del ingles Streaming Current Detec-tor.El equipo SCD adquirido para el proyecto, toma una muestra continua de agua una vez dosificado el coagu-lante (alumbre), la cual es introducida en el analizador.Un pistón dotado de movimiento oscilatorio impulsa el paso del agua por la pared interior de la celda. Las partículas suspendidas se adhieren a las paredes debido a la acción de las fuerzas electrostáticas.
Sistema de Adquisición
Para determinar la relación entre los factores que afectan el proceso (turbiedad de agua cruda y de agua filtra-da, SCD, caudal, ...) se implementó una aplicación sobreLabView, la cual toma las señales en 4-20 mA de los transmisores de los sensores respectivos. Estos datos son guardados en un archivo tipo texto para su posterior análisis y diseño del sistema de control.
Control por lógica difusa
El control difuso es una estrategia basada en una base de conocimientos, y un conjunto de reglas "difusas".Esta estrategia de control ha mostrado buenos resulta-dos en contextos donde la obtención de un modelo suficientemente simple para el control resulta costosa o poco eficiente, pero en contrapartida se tiene el conocimiento para la operación manual.De esta forma, se privilegia la utilización de conocimiento adquirido empíricamente sobre la forma en que traba- ja el proceso y como se opera manualmente. Este cono-cimiento usualmente tiene una forma lingüística basadaen apreciaciones de un operario "experto". Se realiza-ron los siguientes diseños con esta estrategia de con-trol, los cuales se probaron sobre el sistema real.
Para este diseño, se tomó como valor de referencia laturbiedad de agua filtrada (TF*), la cual se compara conla turbiedad de agua real cada 4 minutos, tiempo quesegún los datos tomados se alcanza a apreciar algúncambio después de cambiar la dosificación. La salidacomparación entre el valor deseado y el real de turbie-dad de agua filtrada (eTF), se relaciona con el valor deseado de SCD mediante una función que en el caso presentado es una línea recta cuya pendiente y corte se pueden modificar en línea según el punto de operaciónrequerido.Una vez hallado el valor de SCD* según el eTF, se realimenta el SCD real obteniendo el error de SCD (eSCD) y su variación (DESCD), estas dos últimas variables junto con la variación de turbiedad de agua cruda (DTC),son ahora las entradas al control difuso, cuyo tiempo de muestreo es de 60 segundos.
Sistema desarrollado
Conclusión
El control por lógica difusa facilita para este tipo de procesos el diseño de un regulador apropiado. Se logró controlar adecuadamente la turbiedad del agua filtrada que se envía para consumo humano optimizando la dosificación de los coagulantes, en este casodel alumbre
“Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria”
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Curso: LÓGICA
Elaborado por: Castro Narvaez Cristhian
Erick Velasquez Medina
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