Aportaciones al diseño e implementación de controladores difusosaplicación al curado del tabaco en hoja

Résumé

El trabajo es parte de un proyecto que recientemente se llevó a cabo entre el Departamento de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial de la Universidad de Granada y el Departamento de Automática y Computación del Instituto Superior Politécnico Jose Antonio Echeverría (ISPJAE) de La Habana (Cuba) en el campo de la Inteligencia Artificial, i.e., de los Sistemas Inteligentes, que se concentra específicamente en la aplicación de la lógica difusa al control automático de procesos. Este trabajo se enmarca en el campo del Control Inteligente aplicando Lógica Difusa, y es que los problemas de control que en ocasiones son tan sencillos de resolver aplicando la experiencia y heurísticas, son de difícil solución aplicando técnicas computacionales: el ser humano opera con criterios de tipo lingüístico tales como más o menos frío y ejecuta tareas de control de manera trivial empleando estas expresiones, pero encontrar un algoritmo que sustituya esos criterios se torna complejo. Concretamente, el marco de referencia de la memoria es el que proporciona la Soft Computing. En lo que sigue exponemos las razones que justifican esta elección, y que en definitiva demuestran tanto su idoneidad metodológica como la actualidad del tema abordado. El punto de vista que aquí consideramos para abordar la amplia área de la Soft Computing, y por tanto nuestra tesis, implica otra forma de enfocarla. Se trata de considerarla como un contrapunto de lo que podríamos denominar Hard Computing, de manera que podría verse la Soft Computing como un conjunto de técnicas y métodos que permitan tratar las situaciones practicas reales de la misma forma que suelen hacerlo los seres humanos, es decir, en base a inteligencia, sentido común, consideración de analogías, aproximaciones, etc. En este sentido Soft Computing es una familia de métodos de resolución de problemas cuyos primeros miembros serían el Razonamiento Aproximado y los Métodos de Aproximación Funcional y de Optimización, incluyendo los de búsqueda. Exactamente en este contexto es en el que se desarrolla esta tesis, en la que aparte de presentar los conceptos más relevantes de la teoría de conjuntos difusos en el contexto que a nosotros nos interesa, i.e., el Control Automático de Procesos, 1) se realiza el estudio del proceso de cura controlada del tabaco en hoja, 2) se propone e implementa un sistema de control para el proceso de la cura controlada de tabaco aplicando lógica difusa, y 3) se desarrolla un sistema para el diseño de controladores difusos y control de procesos en tiempo real. El sistema cuenta con un dispositivo de adquisición de datos y actuación que permite adquirir y enviar señales a un determinado proceso. Así mismo el sistema que se desarrolla cuenta con un módulo para la programación por el usuario de sus propios operadores así como un módulo para la generación de código para Autómatas programables. En el capítulo I se hace un estudio de la teoría matemática de conjuntos difusos y principales definiciones, así como su aplicación al control automático de procesos. Se explican los tipos de controladores difusos y sus principales características, además de las ventajas que ofrece el control difuso. Se hace un análisis de los principales algoritmos y métodos computacionales para implementar cada uno de los componentes de un controlador difuso computacionalmente. Junto con la obvia orientación de fundamentación teórica que tiene este capitulo, todos los conceptos necesarios se han querido puntualizar y detallar de cara a la futura preparación de un manual de referencia de propósito práctico. En el capítulo II se plantea y estudia el problema de la cura controlada del tabaco en hojas. Se realiza un análisis de los conceptos fundamentales en el proceso del cálculo de la humedad relativa. Del análisis exhaustivo de los sistemas tecnológicos actuales se plantea la necesidad de mejorar el mismo así como el desarrollo de una herramienta para el diseño de sistemas de control basados en lógica difusa. En el capítulo III se explica el sistema desarrollado como herramienta de apoyo y desarrollo a la cura controlada de tabaco en hojas. Se desglosan y explican cada una de las partes componentes del mismo. Se desarrolla un controlador para el proceso de curado de tabaco aplicando lógica difusa y se analizan los resultados obtenidos. Las conclusiones más importantes alcanzadas, el avance de las líneas de trabajo a desarrollar en el futuro, y las referencias de las fuentes bibliográficas consultadas, cierran la memoria.