Implementación de Algoritmos de Control Inteligente en LabVIEW

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"El sistema se diseñó con todos los algoritmos de control ejecutándose en una PC con LabVIEW, y enviando todas las señales de comunicación hacia y desde el robot mediante un enlace por Bluetooth"

- Pedro Ponce Cruz, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey

The Challenge:
Validar de forma experimental el desempeño de algoritmos para controladores inteligentes industriales utilizando una plataforma de software con capacidad de interacción con hardware.

The Solution:
Utilizar las capacidades de programación gráfica de LabVIEW y su facilidad de comunicación con hardware para implementar algoritmos de control inteligente y validarlos mediante su interacción con un robot cuadrúpedo.

Author(s):
Pedro Ponce Cruz - Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey

Introducción:

Hoy en día existe una gran variedad de dispositivos electrónicos como electrodomésticos, vehículos, robots, etc. que utilizan algoritmos de control dentro de sus sistemas centrales de procesamiento.  Estos algoritmos pueden ser desde mecanismos tradicionales de on-off o control tipo PID hasta más avanzado como control predictivo o por redes neuronales. Con una tendencia en la industria en contar con más dispositivos autónomos e inteligentes, existe la oportunidad de diseñar e implementar nuevos algoritmos de control más avanzados y complejos para nuevos tipo de aplicaciones.

Descripción de la Aplicación:

El objetivo de este proyecto es desarrollar y  validar  un grupo de controladores inteligente de lógica difusa y redes neuronales  propuesta como alternativa a los controladores clásicos de lógica difusa (también llamada  fuzzy logic) de Mamdani y Sugeno.  Este controlador representa una combinación de la lógica difusa y redes neuronales, ya que utiliza redes neuronales basadas en funciones trigonométricas para ajustar en línea las funciones de membresía y las reglas para la lógica difusa. Para validar los beneficios de este nuevo tipo de controlador contra los clásicos, se utilizó un robot cuadrúpedo que tuviera que resolver su salida a través de un laberinto de forma autónoma implementando este controlador.

El sistema se diseñó con todos los algoritmos de control ejecutándose en una PC con LabVIEW, y enviando todas las señales de comunicación hacia y desde el robot mediante un enlace por Bluetooth (ver Figura 1).  El robot únicamente cuenta con un DSP que se encarga de realizar las lecturas de los diferentes sensores ultrasónicos sobre el robot, además que comunicar las señales de control a los diferentes motores del mismo.

Conclusión:

Debido a las capacidades de programación gráfica de LabVIEW, así como su fácil integración con hardware, pudimos reducir el tiempo que tomaba el proceso de diseño y simulación de algoritmos a su implementación en el robot.  En un principio, este proceso requería simular el Matlab para posteriormente convertir el código a C y depurarlo antes descargarlo al robot.  Ahora, podemos programar y hacer cambios a los algoritmos completamente en línea lo que nos permite mantener la atención en la aplicación y no tanto en la implementación en código tipo C (ver Figura 2).

Gracias a la flexibilidad que hemos logrado utilizando LabVIEW, hemos podido implementar en menos de una semana proyectos que anteriormente nos tomaron más de 2 años en desarrollar.  Esto nos ha permitido enfocarnos en nuevas ideas y nuevos proyectos para aplicar nuestros algoritmos de control: desde el control autónomo de una silla de ruedas hasta un invernadero de cultivo por hidroponía.  Además, desarrollamos un conjunto de librerías de control inteligente avanzado de LabVIEW basados en nuestros algoritmos, lo que permite a los usuarios crear diferentes aplicaciones sin tener que preocuparse por la implementación de los algoritmos.

Author Information:
Pedro Ponce Cruz
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey
Calle del Puente No. 222
Colonia Ejidos de Huipulco
Mexico
Tel: 52 55 54832185
Fax: 52 55 54832397
pedro.ponce@itesm.mx

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