Implementación de un controlador neuronal usando Matlab y tarjeta de adquisición

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UNIVERSIDAD DE FUERZAS ARMADAS “ESPE”
DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
ASIGNATURA: CONTROL INTELIGENTE
Actividad No 18 “Implementación de un controlador neuronal usando Matlab y
tarjeta de adquisición” (2 puntos a la nota parcial).
Fecha: Lunes, 16 de Junio del 2014.
Nombre alumno: Evelyn Gabriela Lema Vinueza.
NRC: 2055
Objetivo: Describir la funcionalidad, los elementos y el proceso de implementación de un
controlador neuronal usando Matlab y una tarjeta de adquisición.
La actividad iniciará con una lectura de la tesis desarrollada por Ing. Capelo y Cabezas “Diseño e
implementación de controladores inteligentes para la unidad Air Flow Temperature Control
System”. También deberán leer la tesis de Ibarra Acuña “Diseño e implementacion de un sistema
controlador de temperatura PID para la unidad Air flow temperature control system mediante la
utilización de la herramienta RTW (real time workshop) de Matlab”
1. ¿Qué consideraciones realiza Matlab para lograr que un código de simulink trabaje en tiempo
real?
La interconexión a nivel de computadores y tarjetas de adquisición de datos a procesos, nos permite
realizar experimentos y desarrollar proyectos en diferentes áreas.
Matlab presenta una aplicación para hacer simulaciones en tiempo real, la toolbox Real Time Workshop.
Esta herramienta permite realizar aplicaciones de control y simulaciones en tiempo real para plantas
físicas. También es necesario para que un código de simulink trabaje en tiempo real se necesita de
una toolbox llamada Real Time Windows Target que es una herramienta que permite adquirir y
generara señales en tiempo real; para la comunicación entre el computador y un entorno exterior
se necesita de una tarjeta de adquisición de datos.
2. ¿Qué elementos del Simulink se utilizan para el trabajo en tiempo real?
Simulink es una herramienta que permite desarrollar el modelo de un sistema de una forma sencilla e
intuitiva para el usuario. El Real Time Workshop es una herramienta que permite capturar y generar
señales en tiempo real mediante diagramas de bloques generados en Simulink. Además, se pueden
visualizar estas señales, cambiando y controlando parámetros, todo en tiempo real. Para hacerlo
posible tienen que haber un elemento físico que interactúe entre Simulink y el elemento exterior que
se desea controlar, recoger señales este elemento es la placa de adquisición de datos, que es la que
permite operar con las señales de entrada y/o salidas analógicas y digitales.
Para la interpretación del código utilizado por esta herramienta necesita de algunos elementos como
son:
Entradas y/o salidas analógicas
Entradas y/o salidas digitales
Entrada para contador de pulsos
Salida de Frecuencia por ancho de pulso PWM
Entrada de Encoder
Entrada y Salida tipo Stream

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3. Que elementos intervienen en la implementación física de un controlador mediante PC del “Air
Flow Temperature Control System”, indique el diagrama de las conexiones requeridas.
Los elementos que intervienen en la implementación física para que sea posible la interacción entre la
planta en este caso la unidad Air Flow Temperature Control System y el computador se detallan a
continuación por medio de un esquema.
Figura 1. Elementos Físicos para la Interconexión entra la Planta y el PC
La interconexión de los elementos anteriormente mencionados será la siguiente:
4. ¿Cuál es el procedimiento para construir un modelo real en Matlab y que significa la conexión
al objetivo (“connect to target”) que se debe realizar previamente antes de ejecutarlo?
Simulink permite crear modelos para la realización de ensayos en tiempo real sobre un ordenador,
permitiendo la adquisición de señales desde un sistema real mediante una tarjeta de entradas y salidas.
Para ello se dispone del correspondiente modelo en Simulink que incluye los bloques específicos. Con lo
anteriormente mencionado podemos decir que el procedimiento para construir un modelo real en Matlab
es:
Conector
SCB-68
Cable NI
SHC68-68-
EPM
Tarjeta
Adquisición
de Datos PCI
6221
Computador
(Matlab)
Unidad Air
Flow
Temperatura
(Planta)
Computador
(Matlab)
Tarjeta
Adquisición
de Datos
PCI 6221
Unidad Air
Flow
Temperatura

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Creación de un Modelo
En el menú principal se seleccionara FileNew Model. Es aquí donde se abrirá la
ventana de edición donde se creará el modelo Simulink. Una vez creado el modelo y
parametrizados todos sus bloques se procede a la simulación.
Connect to target
Por medio de esta opción se podrá realizar la conexión entre el modelo de control
anteriormente implementado en Simulink y la tarjeta de adquisición de datos externa. Se
deberá ejecutar el modelo y se comenzara a obtener datos del sistema externo conectado a la
tarjeta de adquisición.
5. ¿Qué es y para qué se utiliza el RTWT kernel. Cómo se instala?
Un componente clave del Real Time Workshop es un kernel en tiempo real que hace de interfaz con
el sistema operativo Windows para asegurar que la aplicación en tiempo real se está ejecutando en el
tiempo de muestreo seleccionado. El kernel asigna la prioridad más elevada de ejecución para la
aplicación en tiempo real y lo hace utilizando el reloj interno del ordenador como fuente principal de
tiempo.
El procedimiento necesario para la instalación del RTWT kernel se detallan en los siguientes pasos:
1. En la ventana de MATLAB se escribe:
rtwintgt – install
2. Se mostrará un mensaje de confirmación se deberá ingresar “y” que representa YES.
3. Se mostrará un mensaje de confirmación exitosa de la instalación.
4. Se deberá reiniciar el equipo si así lo pide el programa, aunque es recomendable reiniciar
el computador antes de utilizar el kernel.
5. Para comprobar la correcta instalación se introduce:
Rtwho
6. Matlab mostrara el siguiente mensaje:
Mientras no exista ninguna ejecución por Real Time, el kernel permanecerá inactivo permitiendo
el uso de las demás aplicaciones de Windows, cuando el kernel está trabajando demanda un
mayor trabajo del CPU.
6. Describa el procedimiento de diseño de un control neuronal.
El procedimiento para el diseño de un control neuronal no es complicado ni algo fuera de lo común
siempre y cuando se cumplan con una seria de pasos establecidos en donde se encuentra en forma general
el modelamiento e identificación del sistema a prueba. Estos pasos de muestran de forma detallada en los
siguientes ítems.

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7. Prepare un documento en forma individual y publíquelo en el foro creado para el efecto.
Este trabajo fue realizado por medio de la información encontrada en los siguientes links:
http://deeea.urv.cat/public/PROPOSTES/pub/pdf/1088pub.pdf
http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/electronica/n18_2006/a01.pdf
http://www.um.es/iindus/jcervera/investigacion/PFC-jcervera.pdf
http://ocw.upm.es/ingenieria-de-sistemas-y-automatica/control-de-procesos-
industriales/Contenidos/Problemas/guia-de-simulink-para-ioi
Yo Evelyn Gabriela Lema Vinueza afirmo que esta actividad es de mi autoría y establezco que
para la elaboración de la misma he seguido los lineamientos del Código de Ética de la
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE
Identificación de la planta de estudio
Parámetros de entrenamiento de la red neuronal en base a un conjunto de datos requeridos que permita
imitar a la planta.
Identificación y entrenamiento de la red neuronal que imita el modelo de referencia.
Entrenamiento de la red neuronal final de la cual se obtendrá la red neuronal de control
Implementación y evaluación de la red neuronal de control en el sistema a controlar.