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Sistemas adaptativos y filtrado




Enviado por Pablo Turmero



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    Introducción En 1950 fue iniciada la investigación
    en control adaptativo a causa del diseño de control de
    piloto automático para aviones, con dinámica
    variable de viento y altitud, donde el control realimentado de
    ganancia constante solo funcionaba en un rango de
    operación, surge la necesidad de un control que barriera
    el espectro del rango de operaciones, llegando a una
    técnica de esquema de ganancia por rangos. En 1960 se
    presentan avances en teoría de control, como
    descripción de espacio de estado, teoría de la
    estabilidad y programación dinámica. En 1970
    realizan prueban la estabilidad de los sistemas adaptativos
    conocidos hasta la fecha En 1980 los investigadores avanzan en
    los conceptos de control robusto y la robustez del control
    adaptativo, comienza a emplearse para uso comercial
    Recientemente, los avances en control adaptativo tienden hacia
    los conceptos de aprendizaje y ciencia computacionales. Por otra
    parte, los progresos en microelectrónica has estimulado el
    desarrollo del control adaptativo, hoy en día la
    mayoría de los controles permiten el ajuste de
    parámetros de alguna manera, siendo un tema de
    investigación de amplio interés.

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    Realimentación Lineal Los sistemas de control con
    realimentación lineal ordinaria son la base sobre la cual
    se desarrollan los sistemas de control adaptativo. Un controlador
    Adaptativo es un controlador con parámetros ajustables y
    un mecanismo de ajuste de parámetros Control Adaptivo
    (“Adaptive Control”): Este sistema de control es
    apropiado para sistemas que sean variantes en el tiempo. Aunque
    dentro de esta categoría podrían colocarse los
    PID autoajustables”, el concepto es mucho más
    amplio, ya que suelen incorporar técnicas de
    identificación de parámetros por mínimos
    cuadrados u otras técnicas propias del sistema
    resultante.

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    El lazo secundario debe variar mas lentamente que el lazo
    primario Lazos de Control Adaptativo

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    EFECTOS DE LOS PROCESOS VARIANTES Un sistema puede ser
    linealmente controlable por intervalos o rangos de
    operación, de modo que fuera de ese rango puede ser
    inestable.

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    ¿Por qué control Adaptativo?

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    ESQUEMAS DE CONTROL ADAPTATIVO Control Adaptativo Programado
    (Gain Scheduling) Control Adaptativo de Modelo de Referencia
    (MRAC) Control Adaptativo Auto-ajustable (STR)

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    En el diseño de un robot, se le suelen aportar
    controladores adaptativos para que estén en capacidad de
    responder a situaciones a las que tengan que enfrentarse: En este
    sentido un controlador adaptativo programado consiste en
    programar una lista completa de: “si ocurre ____ entonces
    haz _____” Esto supone que se puede anticipar en el momento
    del diseño todas las posibles situaciones que se puede
    encontrar el robot y se le van a especificar todas las posibles
    soluciones. El sistema no tiene que pensar ni tomar decisiones.
    Requiere del conocimiento previo para su implementación.
    Interpretación 1: ejemplo simple

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    En el diseño de un robot, se le suelen aportar
    controladores adaptativos para que estén en capacidad de
    responder a situaciones a las que tengan que enfrentarse: En este
    sentido un controlador adaptativo con modelo de referencia
    consiste en ofrecerle al robot un buen modelo de referencia para
    solucionar las situaciones a las que deba enfrentarse, por
    ejemplo; seguir las decisiones de un humano modelo. Esto supone
    que debe seguir a su modelo, tendrá una capacidad de
    decisión, pero está restringida al objetivo.
    Requiere de un buen modelo de referencia, que se comporte de
    forma apropiada para cada situación. Interpretación
    2: ejemplo simple

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    En el diseño de un robot, se le suelen aportar
    controladores adaptativos para que estén en capacidad de
    responder a situaciones a las que tengan que enfrentarse: En este
    sentido un controlador adaptativo autoajustable consiste en
    diseñar al robot un módulo de estimación de
    parámetros que le permitan evaluar la situación y
    tomar decisiones en función de reglas generales, “si
    la situación es _____, entonces haz ______” Esto
    supone que debe seguir a su modelo, tendrá una capacidad
    de decisión, pero está restringida al objetivo.
    Este controlador es el que puede adaptarse a un mayor conjunto de
    situaciones desconocidas, sin embargo; es mas peligroso de caer
    en estabilidad, en caso de una evaluación incorrecta.
    Requiere mayor capacidad de computo en tiempo real.
    Interpretación 3: ejemplo simple

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    (Gp:) Problemas del control Adaptativo

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    Aplicaciones Muchos problemas de aplicación
    práctica que no puede tener éxito al resolverse
    mediante el uso de filtros digitales de coeficientes fijos, ya
    sea porque no tenemos información suficiente para el
    diseño ante el cambio en los criterios normales de
    funcionamiento del filtro. Pueden ser resueltos con éxito
    mediante el uso especial de filtros "Inteligentes", conocidos
    colectivamente como filtros adaptativos. Los coeficientes
    adaptativos en el diseño del filtro permiten modificar la
    respuesta del éste durante su operación mejorando
    su rendimiento sin intervención del usuario. Ej: Smart
    Arrays Antennas ? Cancelación de Interferencia con
    multi-sensor

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    Conclusiones Hemos podido observar las razones por las cuales es
    necesario el uso de controladores adaptativos en los sistemas
    físicos. Por la dinámica variable del proceso Por
    las características de las perturbaciones Para la
    optimización del diseño en Ingeniería El
    concepto Adaptativo estudiado presenta puntos en común con
    el concepto de control Inteligente y aprendizaje.

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