Diseño de un controlador inteligente aplicado a un Twin Rotor MIMO System

En este proyecto de grado, se describen procesos de identificación y control inteligente por redes neuronales de un Twin Rotor MIMO System (TRMS). Modelos en función de transferencia que describen el sistema en tiempo discreto, son obtenidos a partir del algoritmo de entrenamiento que tiene en cuent...

Full description

Autores:
Agudelo Vargas, Didier Esteban
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio:
Repositorio Institucional UTP
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.utp.edu.co:11059/14769
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/11059/14769
https://repositorio.utp.edu.co/home
Palabra clave:
620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingeniería
Automatas
Automatización - Ingeniería del control
Mecanización - Ingeniería del control
Control - Redes neuronales
Control inteligente
Metodo de entrenamiento en redes neuronales
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openAccess
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
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description En este proyecto de grado, se describen procesos de identificación y control inteligente por redes neuronales de un Twin Rotor MIMO System (TRMS). Modelos en función de transferencia que describen el sistema en tiempo discreto, son obtenidos a partir del algoritmo de entrenamiento que tiene en cuenta los comportamientos de entradas/salidas para encontrar dicho modelo el cual describe el sistema real. Estas representaciones se obtienen mediante el uso de métodos de entrenamiento de redes neuronales. Se selecciona una estructura de control inteligente por redes neuronales, la cual es capaz de acoplarse a las no linealidades del sistema con dinámicas variantes en el tiempo. Se obtiene un modelo inverso de la red neuronal que logre que el error de seguimiento de trayectorias converja a cero.
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spelling Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessMarín López , Angelo AntonioAgudelo Vargas, Didier Esteban2023-08-03T15:37:45Z2023-08-03T15:37:45Z2023https://hdl.handle.net/11059/14769Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeEn este proyecto de grado, se describen procesos de identificación y control inteligente por redes neuronales de un Twin Rotor MIMO System (TRMS). Modelos en función de transferencia que describen el sistema en tiempo discreto, son obtenidos a partir del algoritmo de entrenamiento que tiene en cuenta los comportamientos de entradas/salidas para encontrar dicho modelo el cual describe el sistema real. Estas representaciones se obtienen mediante el uso de métodos de entrenamiento de redes neuronales. Se selecciona una estructura de control inteligente por redes neuronales, la cual es capaz de acoplarse a las no linealidades del sistema con dinámicas variantes en el tiempo. Se obtiene un modelo inverso de la red neuronal que logre que el error de seguimiento de trayectorias converja a cero.ÍNDICE GENERAL RESUMEN...............................................................................................................7 INTRODUCCIÓN .....................................................................................................8 1. Modelo matemático del Twin Rotor MIMO System (TRMS) .....................9 1.1 Twin Rotor MIMO System (TRMS) .............................................................9 1.2 Ecuaciones del sistema ............................................................................10 1.3 Modelo no-lineal........................................................................................13 1.4 Modelo lineal.............................................................................................14 2. Algoritmos de identificación ....................................................................15 2.1 Identificación fuera de línea ......................................................................15 2.2 Esquemas de identificación en línea.........................................................16 2.3 Métodos de Error de Ecuación para el Sistema Determinista...................17 2.3.1 Mínimos Cuadrados Recursivos (MCR)..........................................17 2.4 Identificación de Sistemas con Redes Neuronales...................................18 3. Control inteligente.....................................................................................22 3.1 Controladores ...........................................................................................22 3.1.1 Control en lazo abierto .......................................................................22 3.1.2 Control en lazo cerrado ......................................................................23 3.2 Control PID...................................................................................................24 3.3 Control por redes neuronales .......................................................................24 3.3.1 Control por modelo inverso .............................................................24 3.3.2 Controlador con corrección por modelo inverso..............................26 4. Resultados y Análisis ...............................................................................28 4.1 Aprendizaje de la red neuronal usando mínimos cuadrados recursivos ...28 4.1.1 Aprendizaje de la red neuronal para el rotor principal.....................28 4.1.2 Aprendizaje de la red neuronal para la cola....................................29 4.2 Control por redes neuronales con control por corrección con modelo inverso 30 4.3 Control por redes neuronales con modelo inverso....................................32 4 CONCLUSIONES..................................................................................................35 Apéndice A ...........................................................................................................36 BIBLIOGRAFÍA .....................................................................................................37PregradoTecnólogo(a) en Mecatrónica38 Páginasapplication/pdfspa620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingenieríaAutomatasAutomatización - Ingeniería del controlMecanización - Ingeniería del controlControl - Redes neuronalesControl inteligenteMetodo de entrenamiento en redes neuronalesDiseño de un controlador inteligente aplicado a un Twin Rotor MIMO SystemTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTecnología en MecatrónicaFacultad de TecnologíasPereira[1] Bedoya González, Alvaro José. Marin López, Ángelo Antonio. Construcción y control adaptativo de un helicóptero de dos grados de libertad. Pereira, Colombia. 2013. Presentado en la universidad tecnológica de Pereira para optar al título de ingeniero en mecatrónica.[2] Twin Rotor MIMO system, control experiments. Feddback instruments limited.[3] Aström, Karl J and Wittenmark, Björn. Adaptive Control. Second edition. Mineloa, New York: Dover Publications inc, 2008. 590 p.[4] Goodwin, Graham C. Sin, Kwai Sang. Adaptive Filtering Prediction and Control. First edition. New Jersey: Prentice Hall, 1984. 535 p.[5] Gopal, M. Digital Control and State Variable Methods. Second edition. India: Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited, 2003. 984 p[6] Liu, Jinkun. Wang, Xinhua. Advanced Sliding Mode Control for Mechanical Systems. First edition. Beijing: Springer, 2012. 366 p.[7] Rodríguez Rubio, Francisco y López Sánchez, Manuel Jesús. Control adaptativo y robusto. Primera edición. Sevilla, España: Universidad de Sevilla, 1996. 381 p.[8] Giraldo Buitrago, Didier. Giraldo Suarez, Eduardo. Teoría de control análogo. Primera edición. Pereira, Colombia: Universidad Tecnológica de Pereira, 2010. 299 p.[9] Giraldo Buitrago, Didier. Giraldo Suarez, Eduardo. Teoría de control digital. Primera edición. Pereira, Colombia: produmedios, 2012. 262 p[10] Escobar Dávila, Luisa Fernanda. Montoya Giraldo, Oscar Danilo. Control híbrido del péndulo de Furuta. Pereira, Colombia. 2012. Proyecto de grado presentado como requisito para optar por el título de Ingeniero (a) Electricista.[11] Rodríguez Ramírez, Daniel. Bordóns Alba, Carlos. Apuntes de ingeniería de control. {En línea}. {02 de febrero del 2023}. Disponible en: (http://www.esi2.us.es/~danirr/apuntesIC4.pdf).[12] Albarracín Ávila, Danna Lisseth. Control de sistemas multivariables aplicado a un generador eólico conectado a un sistema de potencia. Pereira, Colombia. 2013. 38 Proyecto de grado presentado como requisito para optar por el título de Ingeniero (a) Electricista.[13] Ai-Guo, Wu. Shi-Wei, Liu. Rui-Qi, Dong. Latest-Estimation Based Hierarchical Recursive Extended Least Squares Algorithm for ARMAX Model. Scientia et Technica, China. June 2016.[14] Marin López, Angelo Antonio. Control multivarible no lineal de estructura variable aplicado a un vehículo aéreo no tripulado. Pereira, Colombia. 2017. Proyecto de grado presentado como requisito para optar al título de Magister en Ingeniería EléctricaPublicationORIGINALTRABAJO DE GRADO.pdfTRABAJO DE GRADO.pdfapplication/pdf823069https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/a2c6ba87-63da-43d8-8427-6b0902be4e72/download284d59077145f7f42f652033cdbc9162MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814828https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/dd13450d-a6d2-4b84-aa36-e330f663fa29/download2f9959eaf5b71fae44bbf9ec84150c7aMD52TEXTTRABAJO DE GRADO.pdf.txtTRABAJO DE GRADO.pdf.txtExtracted texttext/plain47699https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/aacaaca3-12bd-470c-bab1-03f222a1088d/download3a473827886da9a2cd99bd0f5059066bMD53THUMBNAILTRABAJO DE GRADO.pdf.jpgTRABAJO DE GRADO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg5786https://dspace7-utp.metabuscador.org/bitstreams/76ef3ff4-9343-4e89-8d68-f8e0ce419ce6/download9c70c138daac1a6240bd5b6882964df1MD5411059/14769oai:dspace7-utp.metabuscador.org:11059/147692024-09-05 17:22:44.276https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deopen.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de 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