TÉCNICAS DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL INGENIERÍA ELECTRÓNICA PRÁCTICA 3 –

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1) Desarrollar un pequeño prototipo para el control de la presión en el interior de un tanque de gas utilizado en la producción de acero en una fábrica

Técnicas de Inteligencia Artificial

Ingeniería Electrónica


Práctica 3 – Sistemas Difusos s


1) Definir conjuntos difusos que representen cada una de las etiquetas lingüísticas en los universos de discurso siguientes:

a) Universo de discurso: Tensión eléctrica para casas de familia

Etiquetas: tensión alta, tensión normal, tensión baja

b) Universo de discurso: Altura de hombres adultos

Etiquetas: bajo, alto, estatura normal, muy alto

c) Universo de discurso: Temperatura ambiente en Rosario

Etiquetas: fresco, caluroso, templado


2) Se ha desarrollado un pequeño prototipo para el control de la presión en el interior de un tanque de gas utilizado en la producción de acero en una fábrica. Para esta tarea, se controla la posición de una válvula.


Conjuntos difusos:

Gas -> “baja presión”, definido por

B = (1/0, 0.66/25, 0.33/50, 0/75, 0/100)

Gas -> “alta presión”, definido por

A = (0/0, 0/25, 0/50, 0/75, 1/100)

Gas -> “presión media”, definido por

M = (0/0, 0.33/25, 0.66/50, 1/75, 0/100)

Válvula -> “baja”, definido por

P = (1/0, 0.5/0.33, 0/0.66, 0/1)

Válvula -> “alta”, definido por

V = (0/0.0, 0.5/0.33, 1/0.66, 1/1)


Reglas del sistema:

-Si la presión es baja subir la válvula

-Si la presión es media bajar la válvula

-Si la presión es alta bajar mucho la válvula


a) Graficar los conjuntos difusos.

b) Obtener las matrices de las reglas.

c) Realizar los cálculos correspondientes para obtener una conclusión respecto a la válvula si al medir la presión se obtiene el valor 25.


3) Se implementó un prototipo para controlar el nivel de radiación en un quemador de una planta de energía nuclear midiendo la cantidad de uranio insertada en el quemador.


Conjuntos difusos:

Radiación -> “baja”, definido por

B = (1/0, 0.66/25, 0.33/50, 0/75, 0/100)

Radiación -> “alta”, definido por

A = (0/0, 0/25, 0.33/50, 0.66/75, 1/100)

Radiación -> “media”, definido por

M = (0,0 0.5/25, 1/50, 0.5/75, 0/100)

Uranio -> “cantidad ínfima”, definido por

N = (1/0, 0/0.33, 0/0.66, 0/1)

Uranio -> “poca cantidad”, definido por

P = (0/0, 1/0.33, 0.5/0.66, 0/1)

Uranio -> “bastante cantidad”, definido por

U = (0/0, 0.5/0.33, 1/0.66, 0/1)


Reglas del sistema:

-Si la radiación es baja agregar bastante uranio

-Si la radiación es media agregar poco uranio

-Si la radiación es alta agregar uranio en cantidad ínfima


a) Graficar los conjuntos.

b) Calcular las matrices de cada una de las reglas por el método Max-Product y por el método Max-Min.

c) Realizar las inferencias para cada uno de las siguientes medidas:

  1. Se mide la radiación y arroja un valor de 25

  2. Se mide la radiación y arroja un valor de 0

  3. Se mide la radiación y arroja un valor de 60


4)

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a) Calcule la salida numérica que proporciona el sistema si se han medido unas magnitudes de entrada x1 = 1.5 y x2 = -1.75.

b) Implementarlo en Matlab y probar con diferentes variaciones de los conjuntos difusos para observar los resultados.



5)

TÉCNICAS DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL INGENIERÍA ELECTRÓNICA PRÁCTICA 3 –


a) Calcule la salida numérica que proporciona el sistema si se han medido unas magnitudes de entrada x1 = -0.35 y x2 = -0.1.

b) Implementarlo en Matlab y probar con diferentes variaciones de los conjuntos difusos para observar los resultados.



6) Desarrollar el siguiente prototipo para control de calidad en un planta pasteurizadota de leche. El proceso se centra en el calentamiento de la leche, y en el agregado de químicos que matan las bacterias que la leche trae.


Conjuntos difusos:

Temperatura de la leche -> “alta”, definido por

TA = (0/20, 0.2/40, 0.6/60, 1/80)

Temperatura de la leche -> “media”, definido por

TM = (0.1/20, 1/40, 0.6/60, 0.2/80)

Temperatura de la leche -> “baja”, definido por

TB = (1/20, 0.7/40, 0.4/60, 0.1/80)

Concentración de bacterias -> “muchas”, definido por

BM = (0/50000, 0/100000, 0.5/150000, 1/200000)

Concentración de bacterias -> “pocas”, definido por

BP = (1/50000, 0.65/100000, 0.3/150000, 0/200000)

Potencia del quemador -> “poca”, definido por

QP = (1/10, 0.5/20, 0/30)

Potencia del quemador -> “moderada”, definido por

QM = (0.3/10, 1/20, 0.3/30)

Potencia del quemador -> “máxima”, definido por

QX = (0/10, 0.4/20, 0.8/30)

Cantidad de químicos -> “nula”, definido por

CN = (1/0, 0.4/100, 0/200, 0/300)

Cantidad de químicos -> “pocos”, definido por

CP = (0.2/0, 1/100, 0.4/200, 0/300)

Cantidad de químicos -> “bastantes”, definido por

CB = (0/0, 0/100, 0.5/200, 1/300)


Reglas del sistema:

-Si la temperatura de la leche es baja y hay muchas bacterias, entonces subir la potencia del quemador al máximo y agregar bastantes químicos.

-Si la temperatura de la leche es baja y hay pocas bacterias, entonces subir la potencia del quemador al máximo.

-Si la temperatura de la leche es media y hay muchas bacterias, entonces subir la potencia del quemador al máximo y agregar pocos químicos.

-Si la temperatura de la leche es alta o hay pocas bacterias, entonces poner la potencia del quemador en moderada y agregar cantidad nula de químicos.

-Si la temperatura de la leche es alta y hay pocas bacterias, entonces bajar la potencia del quemador a poca y agregar cantidad nula de químicos.

-Si hay pocas bacterias, entonces agregar pocos químicos.

-Si la temperatura de la leche es media, entonces poner la potencia del quemador en moderada.

-Si hay muchas bacterias, entonces agregar bastantes químicos.


7) Una fabricante de sidra artesanal conoce las reglas que relaciona el estrés de la manzana (e): cantidad de lluvia (ll) y calidad de suelo (s) vs. el grado de concentración aromático (a), y el grado de concentración vs. tiempo de añejado (t) para obtener una buena sidra. Las reglas son las siguientes:


REGLA1: Si ll es escasa y s es rocoso entonces e es elevado

REGLA2: Si ll es baja y s es arenoso entonces e es medio

REGLA3: Si ll es media y s es fértil entonces e es bajo


REGLA4: Si e es elevado entonces t es corto

REGLA5: Si e es medio entonces t es medio

REGLA6: Si e es bajo entonces t es alto


Lluvia (mm/año) Calidad de suelo (% sustentable) Estrés (índice)

escasa baja media rocoso arenoso fértil bajo medio alto

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a) Identifique las variables lingüísticas de entrada y salida en cada una de las etapas. Indique el nombre de los conjuntos en cada caso.

b) Etapa 1: Determinar el estrés e para una cantidad de lluvia ll = 15 mm/año y para un suelo s = 23% sustentable según el modelo de inferencia de Mamdani (Max-Min). Indique qué reglas se disparan en este caso.

c) Defuzzifique usando la técnica del primer valor máximo del área e interprete el valor del estrés obtenido en función de las entradas.

d) Etapa 2: Considerando el valor crisp (defuzzificado) de estrés e del punto anterior, obtener el tiempo de añejado t de la sidra; sabiendo que:

Tiempo de añejado (meses)

bajo medio alto

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Indique qué reglas se disparan en este caso. OBS: para defuzzificar, usar la técnica del valor medio del máximo. Interprete el resultado.




Trabajo Práctico - Problema para entregar:

Seleccionar un problema de control de su interés. (Si necesita sugerencias sobre posibles problemas, consultar con la Cátedra.)

a) Diseñar el controlador difuso.

i) Determinar los universos de discurso.

ii) Obtener los conjuntos difusos.

iii) Desarrollar las reglas.

b) Implementar el controlador en Matlab.

c) Armar una simulación en Simulink, combinando el sistema a controlar y el controlador.

d) Entregar el trabajo en formato impreso y electrónico.


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