A. Javier Barragán Piña

Title: Synthesis of stable fuzzy control systems by design. (this text is written in spanish)

Autor: Antonio Javier Barragán Piña.

Director: Dr. José Manuel Andújar Márquez.

Defense date: July 7, 2009.

Thesis tribunal:

President: Pedro Albertos Pérez, C.U., Polytechnic University of Valencia.

Secretary: Francisco Gordillo Álvarez, C.U., University of Seville.

1^st Vocal: Sebastián Dormido Bencomo, C.U., U.N.E.D.

2^nd Vocal: Agustín Jiménez Avello, C.U., Polytechnic University of Madrid.

3^rd Vocal: Patricio Salmerón Revuleta, C.U., University of Huelva.

Qualification: Cum Laude with honors.

Awards:
PhD Extraordinary Award of the University of Huelva 2009/2010.
Best Thesis prize 2009-2011 awarded by Intelligent Control Intelligent Control group of CEA/IFAC.

Abstract: The principal objective of this Thesis was to establish a design methodology for fuzzy controllers as general as possible, so as to ensure the asymptotic stability of the closed loop control system. Similarly, we wanted to contribute to the formalization of fuzzy systems with tools that allow analysis of these systems according to the nonlinear control theory accepted by the scientific community.

My Thesis provided a comprehensive methodology for modeling, analysis and synthesis of fuzzy control systems, innovative in many respects, and whose development is discussed step by step throughout the memory. In each chapter provided both the structure of the software and algorithms necessary for practical implementation.

I.S.B.N.: 978-84-92944-72-9

Legal Deposit: H 34-2010

License:

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License, approved for Free Cultural Works initiative.

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An updated version of the source code of the algorithms developed in this thesis can be downloaded from the fuzzylogictools (FLT) project in Sourceforge.

Los días 22 y 27 de julio de 10:00 a 14:00 horas en el aula de Grados del pabellón Torreumbría, se van
a impartir las siguientes conferencias dentro del Máster de Ingeniería de Control, Sistemas Electrónicos e Informática Industrial.

Día 22, conferencia del Dr. Agustín Jiménez Avello, Catedrático de Universidad de la Universidad Politécnica de Madrid,
dentro de la asignatura "Robótica Móvil".

Día 27, conferencia del Dr. Sebastián Dormido Bencomo, Catedrático de Universidad de la UNED y doctor honoris causa por la Universidad de Huelva. La conferencia trata sobre los siguientes temas:

1ª parte: "Estudio interactivo de los conceptos fundamentales de control mediante objetos de aprendizaje".
2ª parte: "Fundamentos del modelado orientado a objetos de sistemas dinámicos".

El martes 6 de julio, en el marco del Master en Ingeniería de Control, Sistemas Electrónicos e Informática Industrial tendrá lugar el curso:

SISTEMAS MECATÓNICOS Y MANOS ROBÓTICAS.

El horario será de 11:00 a 12:30: Sistemas mecatrònicos desarollados en el LARM en Cassino, y de 13:00 a 14:30: Manos roboticas y pinzas de dos dedos.

El curso será impartido, en el aula de Grados del pabellón Torreumbría por el Dr. Giuseppe Carbone, Profesor Titular de la (Italia).

Asistencia libre hasta completar aforo.

Título: Síntesis de sistemas de control borroso estables por diseño.

Autor: Antonio Javier Barragán Piña.

Director: Dr. José Manuel Andújar Márquez.

Fecha de defensa: 7 de julio de 2009.

Tribunal:

Presidente: Pedro Albertos Pérez, C.U., Universidad Politécnica de Valencia.

Secretario: Francisco Gordillo Álvarez, C.U., Universidad de Sevilla.

1^er Vocal: Sebastián Dormido Bencomo, C.U., U.N.E.D.

2º Vocal: Agustín Jiménez Avello, C.U., Universidad Politécnica de Madrid.

3^er Vocal: Patricio Salmerón Revuleta, C.U., Universidad de Huelva.

Calificación: Sobresaliente Cum Laude.

Reconocimientos:
Premio extraordinario de doctorado de la Universidad de Huelva 2009/2010.
Premio a la mejor Tesis en Control Inteligente 2009-2011 concedido por el grupo de Control Inteligente de CEA/IFAC.

Resumen: El objetivo fundamental de esta Tesis es establecer una metodología de diseño de controladores borrosos lo más general posible, de manera que se garantice formalmente la estabilidad asintótica del sistema de control en lazo cerrado en una región lo más amplia posible en torno al estado de equilibrio. De igual forma, se desea contribuir a la formalización de los sistemas borrosos con herramientas que permitan el análisis de estos sistemas según la teoría de control no lineal aceptada por la comunidad científica. Para ello la memoria se ha organizado en siete capítulos, cuyo contenido se resume a continuación:

En el capítulo 1 se describe la estructura de la Tesis y los capítulos que la componen. También se recogen las innovaciones principales de la Tesis y se efectúa un análisis del rendimiento científico de ésta.

En el capítulo 2 se introduce la lógica borrosa y sus aplicaciones a través un recorrido histórico, realizando especial hincapié en las aplicaciones de control.

En el capítulo 3 se afronta la necesidad de obtener un modelo de la planta para poder así estudiar el sistema de manera formal desde el punto de vista de la lógica borrosa; este modelo se implementa de manera formal como modelo borroso de estado. A partir de aquí se propone una extensión del vector de estado para simplificar su representación matemática. A continuación, se realiza una implementación análoga tanto con el controlador como con el sistema de lazo cerrado, obteniéndose en ambos casos el modelo matemático equivalente. En todos los casos se proponen unos algoritmos para el cálculo de dichos modelos matemáticos. Posteriormente se estudia la identificación de un sistema a partir de datos de entrada/salida mediante la aplicación de modelos borrosos, donde se estudian cada una de las fases del proceso de modelado. En la fase de identificación de los parámetros se propone una nueva metodología basada en la hibridación de algoritmos de colonias de hormigas y la clásica metodología neuroborrosa.

En el capítulo 4 se resuelve la linealización del sistema borroso representado por su modelo de estado, sin simplificar ningún elemento del mismo. El modelo es completamente general, sin limitación en el número de reglas, ni en el tamaño de los vectores de estado y control, ni en el tipo de función de pertenencia; permitiendo incluso la mezcla de distintas funciones de pertenencia. A continuación se resuelve la matriz jacobiana de un sistema de control borroso en los términos de generalidad anteriores. Posteriormente se aborda la obtención de los estados de equilibrio mediante una metodología basada en métodos numéricos, proponiéndose la utilización de la matriz jacobiana para acelerar la convergencia y mejorar la precisión de dichos algoritmos.

El capítulo 5 está enfocado al diseño de controladores borrosos desde dos enfoques: 1) heurístico, a partir del conocimiento de un operario experto, y 2) formal, mediante un estudio de estabilidad del sistema. En este capítulo se propone una metodología formal de diseño general basada en tres pasos: identificación de la planta y representación de la misma en forma de modelo borroso de estado, estudio de ésta a partir del modelo borroso obtenido, y diseño de un controlador borroso que garantice la estabilidad asintótica del sistema en lazo cerrado en una región lo más amplia posible en torno al estado de equilibrio. Para posibilitar la formalización del problema se propone un nuevo teorema de estabilidad basado en la teoría de Lyapunov e inspirado en el teorema de Krasovskii. Finalmente, se propone un algoritmo de diseño basado en dicho teorema.

En el capítulo 6 se diseña un controlador borroso para una grúa porta contenedores a partir del conocimiento de un operario experto. A continuación se muestra la metodología de diseño formal propuesta en el capítulo 5 mediante tres ejemplos, realizando todos los pasos necesarios: identificación de la planta, análisis de la extracción de sus estados de equilibrio y estudio de la estabilidad local de los mismos, y diseño de un controlador borroso que estabilice la planta.

Finalmente, el capítulo 7 incide en las conclusiones que se derivan de la Tesis y se esbozan los temas que dejan el camino abierto para ser resueltos en trabajos futuros.

I.S.B.N.: 978-84-92944-72-9

Depósito Legal: H 34-2010

Licencia:

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Todo el código generado en este trabajo está licenciado según la licencia GNU/GPLv3.

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Tesis en formato PDF .

Una versión más actualizada del código fuente de los algoritmos desarrollados en esta Tesis puede descargarse desde el proyecto fuzzylogictools (FLT) de Sourceforge.

Carátulas: 

Con esta noticia quiero mostrar mi adesión a la iniciativa "La ciencia en España no necesita tijeras" que se inició desde el blog Aldea Irreductible.

Si queremos que la economía española se sitúe entre las primeras del Mundo tenemos que hacer lo que hacen dichas economías: innovar, llevar la delantera. No es posible ir por delante comprando tecnología, hay que crearla, desarrollarla y venderla; así sí se crea un verdadero nuevo sistema productivo, de mayor calidad, de mayor especialización, y sobre todo, más estable y real que el falso modelo precedente basado en la especulación.

Porque deseamos un país más avanzado, innovador, con una economía más estable y dinámica, que genere puestos de trabajo estables y de de alta especialización, por eso y por(1) mucho(2) más(3) estamos convencidos que "La ciencia en España no necesita tijeras".