DC Motor Speed Control via Fuzzy / Pole Placement / PI Controller

This report presents a new way of control engineering. Dc motor speed controlled by three controllers PID, pole placement and Fuzzy controller and discusses the advantages and disadvantages of each controller for different conditions under loaded and unloaded scenarios using software Matlab. The brushless series wound Dc motor is very popular in industrial application and control systems because of the high torque density, high efficiency and small size. First suitable equations are developed for DC motor. PID controller is developed and tuned in order to get faster step response. The simulation results of PID controller provide very good results and the controller is further tuned in order to decrease its overshoot error which is common in PID controllers. Further it is purposed that in industrial environment these controllers are better than others controllers as PID controllers are easy to tuned and cheap. Pole placement controller is the best example of control engineering. An addition of integrator reduced the noise disturbances in pole placement controller and this makes it a good choice for industrial applications. The fuzzy controller is introduce with a DC chopper to make the DC motor speed control smooth and almost no steady state error is observed. Another advantage is achieved in fuzzy controller that the simulations of three different controllers are compared and concluded from the results that Fuzzy controller outperforms to PID controller in terms of steady state error and smooth step response. While Pole placement controller have no comparison in terms of controls because designer can change the step response according to nature of control systems, so this controller provide wide range of control over a system. Poles location change the step response in a sense that if poles are near to origin then step response of motor is fast. Finally a GUI of these three controllers are developed which allow the user to select any controller and change its parameters according to the situation.

A fuzzy rule-based decision support system for Duodopa treatment in Parkinson

A decision support system (DSS) was implemented based on a fuzzy logic inference system (FIS) to provide assistance in dose alteration of Duodopa infusion in patients with advanced Parkinson’s disease, using data from motor state assessments and dosage. Three-tier architecture with an object oriented approach was used. The DSS has a web enabled graphical user interface that presents alerts indicating non optimal dosage and states, new recommendations, namely typical advice with typical dose and statistical measurements. One data set was used for design and tuning of the FIS and another data set was used for evaluating performance compared with actual given dose. Overall goodness-of-fit for the new patients (design data) was 0.65 and for the ongoing patients (evaluation data) 0.98. User evaluation is now ongoing. The system could work as an assistant to clinical staff for Duodopa treatment in advanced Parkinson’s disease.

Um método para detectar falhas incipientes em máquinas rotativas baseado em análise de vibração e lógica Fuzzy

Este trabalho apresenta um método para detectar falhas no funcionamento de máquinas rotativas baseado em alterações no padrão de vibração do sistema e no diagnóstico da condição de operação, por Lógica Fuzzy. As modificações ocorridas são analisadas e servem como parâmetros para predizer falhas incipientes bem como a evolução destas na condição de operação, possibilitando tarefas de manutenção preditiva. Utiliza-se uma estrutura mecânica denominada de Sistema Rotativo (Figura 1), apropriada para as simulações das falhas. Faz-se a aquisição de dados de vibração da máquina usando-se um acelerômetro em chip biaxial de baixa potência. As saídas são lidas diretamente por um contador microprocessador não requerendo um conversor A/D. Um sistema de desenvolvimento para processamento digital de sinais, baseado no microprocessador TMS320C25, o Psi25, é empregado na aquisição dos sinais de vibração (*.dat), do Sistema Rotativo. Os arquivos *.dat são processados através da ferramenta matemática computacional Matlab 5 e do programa SPTOOL. Estabelece-se o padrão de vibração, denominado assinatura espectral do Sistema Rotativo (Figura 2) Os dados são analisados pelo sistema especialista Fuzzy, devidamente calibrado para o processo em questão. São considerados, como parâmetros para a diferenciação e tomada de decisão no diagnóstico do estado de funcionamento pelo sistema especialista, a freqüência de rotação do eixo-volante e as amplitudes de vibração inerentes a cada situação de avaria. As falhas inseridas neste trabalho são desbalanceamentos no eixovolante (Figura 1), através da inserção de elementos desbalanceadores. A relação de massa entre o volante e o menor elemento desbalanceador é de 1:10000. Tomando-se como alusão o conhecimento de especialistas no que se refere a situações normais de funcionamento e conseqüências danosas, utilizam-se elementos de diferentes massas para inserir falhas e diagnosticar o estado de funcionamento pelo sistema fuzzy, que apresenta o diagnóstico de formas qualitativa: normal; falha incipiente; manutenção e perigo e quantitativa, sendo desta maneira possível a detecção e o acompanhamento da evolução da falha.

Metodologia para ordenação de controles internos contábeis com base em critérios estabelecidos pelo SEC Management Guidance e escala baseada em operadores da lógica Fuzzy

Propõe-se com a presente dissertação conduzir estudo exploratório sobre a razoabilidade de um método de apoio à tomada de decisão para ordenar os controles internos contábeis, utilizando critérios estabelecidos pelo regulador do mercado de capitais dos Estados Unidos, quantificados por meio de uma escala baseada em operadores da lógica fuzzy. O método foi elaborado com base em pesquisa bibliográfica sobre o controle interno contábil e sua relação com os controles internos em geral; a exigência de constituição, avaliação e divulgação da avaliação dos controles internos contábeis pela legislação do mercado de capitais americano ao longo das últimas três décadas; o conceito de matriz de risco; os métodos de apoio à decisão; e os fundamentos da lógica fuzzy. A metodologia proposta foi adaptada à realidade da entidade objeto do estudo de caso e aplicada sobre 2,4 mil controles. Uma amostra de aproximadamente 14% desse universo foi analisada e permitiu concluir pela razoabilidade do método proposto, que será utilizado pela entidade estudada como parte de seu processo de avaliação dos controles internos contábeis.

Alocação de carteiras de ações através da utilização de modelos de lógica Fuzzy

Este trabalho tem por objetivo propor uma carteira composta por posições compradas e vendidas de ações que supere os principais Índices de mercado. O resultado é obtido através de um modelo de Lógica Fuzzy, que é um modelo de inteligência artificial que trata os dados de maneira lógica, ou seja, sem relacionar as variáveis através de modelos matemáticos convencionais. Para esse estudo utilizamos como variáveis de entrada os múltiplos Preço/Lucro Esperado e Preço/Valor Patrimonial da Empresa de cada ação considerada. Foram estudadas as ações do mercado americano pertencentes ao índice S&P 500, do ano de 2000 até 2007. Com o intuito de comparar a eficiência do Modelo de Lógica Fuzzy, utilizamos o modelo de Regressão Linear Multivariada e os índices de mercado S&P 500 e o S&P 500 com uma modificação para se adequar aos dados escolhidos para o estudo. O modelo proposto produziu resultados satisfatórios. Para quase todos os anos estudados o retorno da carteira obtida foi muito superior ao dos Índices de mercado e do modelo linear convencional. Através de testes adequados comprovamos estatisticamente a eficiência do modelo em comparação aos Índices de mercado e ao modelo linear convencional.

An evolving possibilistic fuzzy modeling approach for value-at-risk estimation

Market risk exposure plays a key role for nancial institutions risk management. A possible measure for this exposure is to evaluate losses likely to incurwhen the price of the portfolio's assets declines using Value-at-Risk (VaR) estimates, one of the most prominent measure of nancial downside market risk. This paper suggests an evolving possibilistic fuzzy modeling approach for VaR estimation. The approach is based on an extension of the possibilistic fuzzy c-means clustering and functional fuzzy rule-based modeling, which employs memberships and typicalities to update clusters and creates new clusters based on a statistical control distance-based criteria. ePFM also uses an utility measure to evaluate the quality of the current cluster structure. Computational experiments consider data of the main global equity market indexes of United States, London, Germany, Spain and Brazil from January 2000 to December 2012 for VaR estimation using ePFM, traditional VaR benchmarks such as Historical Simulation, GARCH, EWMA, and Extreme Value Theory and state of the art evolving approaches. The results show that ePFM is a potential candidate for VaR modeling, with better performance than alternative approaches.

Detecção de interface em tanques de petróleo usando transmissores de nível e controladores Fuzzy

This work presents a proposal to detect interface in atmospheric oil tanks by installing a differential pressure level transmitter to infer the oil-water interface. The main goal of this project is to maximize the quantity of free water that is delivered to the drainage line by controlling the interface. A Fuzzy Controller has been implemented by using the interface transmitter as the Process Variable. Two ladder routine was generated to perform the control. One routine was developed to calculate the error and error variation. The other was generate to develop the fuzzy controller itself. By using rules, the fuzzy controller uses these variables to set the output. The output is the position variation of the drainage valve. Although the ladder routine was implemented into an Allen Bradley PLC, Control Logix family it can be implemented into any brand of PLCs

Ambiente para avaliação de controladores fuzzy aplicados ao método de elevação artificial por bombeio centrífugo submerso

From their early days, Electrical Submergible Pumping (ESP) units have excelled in lifting much greater liquid rates than most of the other types of artificial lift and developed by good performance in wells with high BSW, in onshore and offshore environments. For all artificial lift system, the lifetime and frequency of interventions are of paramount importance, given the high costs of rigs and equipment, plus the losses coming from a halt in production. In search of a better life of the system comes the need to work with the same efficiency and security within the limits of their equipment, this implies the need for periodic adjustments, monitoring and control. How is increasing the prospect of minimizing direct human actions, these adjustments should be made increasingly via automation. The automated system not only provides a longer life, but also greater control over the production of the well. The controller is the brain of most automation systems, it is inserted the logic and strategies in the work process in order to get you to work efficiently. So great is the importance of controlling for any automation system is expected that, with better understanding of ESP system and the development of research, many controllers will be proposed for this method of artificial lift. Once a controller is proposed, it must be tested and validated before they take it as efficient and functional. The use of a producing well or a test well could favor the completion of testing, but with the serious risk that flaws in the design of the controller were to cause damage to oil well equipment, many of them expensive. Given this reality, the main objective of the present work is to present an environment for evaluation of fuzzy controllers for wells equipped with ESP system, using a computer simulator representing a virtual oil well, a software design fuzzy controllers and a PLC. The use of the proposed environment will enable a reduction in time required for testing and adjustments to the controller and evaluated a rapid diagnosis of their efficiency and effectiveness. The control algorithms are implemented in both high-level language, through the controller design software, such as specific language for programming PLCs, Ladder Diagram language.

Application of fuzzy logic for the evaluation of livestock slaughtering

A lógica fuzzy admite infinitos valores lógicos intermediários entre o falso e o verdadeiro. Com esse princípio, foi elaborado neste trabalho um sistema baseado em regras fuzzy, que indicam o índice de massa corporal de animais ruminantes com objetivo de obter o melhor momento para o abate. O sistema fuzzy desenvolvido teve como entradas as variáveis massa e altura, e a saída um novo índice de massa corporal, denominado Índice de Massa Corporal Fuzzy (IMC Fuzzy), que poderá servir como um sistema de detecção do momento de abate de bovinos, comparando-os entre si através das variáveis linguísticas )Muito BaixaM, ,BaixaB, ,MédiaM, ,AltaA e Muito AltaM. Para a demonstração e aplicação da utilização deste sistema fuzzy, foi feita uma análise de 147 vacas da raça Nelore, determinando os valores do IMC Fuzzy para cada animal e indicando a situação de massa corpórea de todo o rebanho. A validação realizada do sistema foi baseado em uma análise estatística, utilizando o coeficiente de correlação de Pearson 0,923, representando alta correlação positiva e indicando que o método proposto está adequado. Desta forma, o presente método possibilita a avaliação do rebanho, comparando cada animal do rebanho com seus pares do grupo, fornecendo desta forma um método quantitativo de tomada de decisão para o pecuarista. Também é possível concluir que o presente trabalho estabeleceu um método computacional baseado na lógica fuzzy capaz de imitar parte do raciocínio humano e interpretar o índice de massa corporal de qualquer tipo de espécie bovina e em qualquer região do País.

Sistema fuzzy para estimativa do bem-estar de matrizes pesadas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Fuzzy modeling to predict chicken egg hatchability in commercial hatchery

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)