Modelos de Conocimiento Basados en Ontologías para la ...
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Capítulo 4. Esquema de representación propuesto 66 • Métodos de análisis y diseño de compensadores con técnicas basadas en la respuesta en frecuencia (Bode, Nyquist, etc.). Una vez más, se tomó una decisión teniendo en cuenta el contenido semántico de ambas posibilidades, llegando a la conclusión de que los métodos y técnicas relacionadas con el lugar de las raíces eran los más adecuados para ser estudiados. Esta decisión se basa en una serie de hechos: • Los parámetros relacionados con la respuesta en el tiempo son más intuitivos para el diseñador de compensadores, es decir, contienen más semántica (más significado) para el ser humano. • El método relaciona las posiciones de las raíces de los polinomios que forman los modelos matemáticos en función de transferencia, con las respuestas en el tiempo de los sistemas correspondientes. Hay por tanto conocimiento de diferente naturaleza y muy interrelacionado. • El método de diseño involucra decisiones heurísticas, es decir, hay presencia de lo que se denomina "conocimiento experto". • Desde el punto de vista didáctico estos métodos permiten obtener una comprensión profunda de importantes conceptos de control. De esta forma, pese a estar superado en la práctica habitual de diseño en control por muchos otros métodos, el lugar de las raíces se presenta como el que más se adecua a las características introducidas al principio requeridas para el subdominio de estudio. De hecho por similares razones a las expuestas estas técnicas siguen siendo empleadas en la docencia de la materia. Por último, con el fin de centrar el conocimiento del subdominio de estudio se han acotado las posibilidades de acuerdo a las siguientes consideraciones: • Sólo se tratarán sistemas lineales o previamente linealizados. La conceptualización tendrá como base de partida la existencia de una función de transferencia del sistema a controlar. • Se considerarán sistemas invariantes, es decir, cuyos parámetros del modelo en función de transferencia no cambian con el tiempo. • Se considerarán sistemas de una entrada y una salida (SISO - Single Input, Single Output). • Se estudiará la conceptualización para el análisis y diseño de compensadores para seguimiento de consigna. Aunque en la práctica las perturbaciones externas son de gran importancia y ocupan un lugar principal en el diseño de compensadores, el diseño para seguimiento de consigna permite poner de manifiesto de forma más directa la relación
Capítulo 4. Esquema de representación propuesto entre la configuración del controlador elegido y la respuesta del sistema ante una entrada escalón. No se considerarán por tanto presencia de ruidos en el sensor ni perturbaciones en la carga ni en la entrada al sistema • Se considerará un solo tipo de señal de test en la entrada: el escalón unitario. La respuesta de un sistema ante una entrada en escalón unitario es la que permite obtener mayor número de parámetros relevantes de rendimiento y con un mayor significado intuitivo para el usuario. • La configuración o colocación del controlador se supondrá siempre en serie con la planta o proceso a controlar. La configuración o posición del controlador en el bucle de regulación es uno de los parámetros de diseño que habitualmente se tiene en cuenta a la hora de solucionar un problema de control. Sin embargo, para mantener acotada la complejidad del dominio, se partirá de una configuración del controlador en serie con el sistema a controlar. • La realimentación será negativa y unitaria. La mayoría de los métodos de análisis y diseño basados en el lugar de las raíces encontrados en los libros de texto consideran este tipo de realimentación. • El control será siempre de acción directa, es decir, un incremento en la señal consigna debe resultar en un incremento en la señal de salida. • Los tipos de controlador que podrán existir serán: proporcional, adelanto de fase, retraso de fase y adelanto-retraso de fase. Además, el controlador constará de una sola etapa, es decir, sin posibilidad de configurar varios controladores en cascada. También se considerará que todos los polos y ceros del controlador serán números reales. • Se considerarán sistemas sin retardo. • Se supondrá la existencia de un área de diseño, es decir, las especificaciones se darán en forma de inecuaciones respecto al parámetro de rendimiento considerado. La conceptualización del dominio así acotado se ha dividido en dos partes. La ontología presentada en este capítulo aborda la conceptualización del conocimiento necesario para reflejar la estructura estática de conceptos y relaciones existentes en el dominio mencionado. No se realizará una conceptualización del propio proceso de diseño de compensadores, tarea ésta que se está llevando a cabo en otra tesis doctoral. 67
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Capítulo 4. Esquema <strong>de</strong> repres<strong>en</strong>tación propuesto<br />
66<br />
• Métodos <strong>de</strong> análisis y diseño <strong>de</strong> comp<strong>en</strong>sadores con técnicas basadas <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />
respuesta <strong>en</strong> frecu<strong>en</strong>cia (Bo<strong>de</strong>, Nyquist, etc.).<br />
Una vez más, se tomó una <strong>de</strong>cisión t<strong>en</strong>i<strong>en</strong>do <strong>en</strong> cu<strong>en</strong>ta el cont<strong>en</strong>ido semántico <strong>de</strong><br />
ambas posibilida<strong>de</strong>s, llegando a <strong>la</strong> conclusión <strong>de</strong> que los métodos y técnicas<br />
re<strong>la</strong>cionadas con el lugar <strong>de</strong> <strong>la</strong>s raíces eran los más a<strong>de</strong>cuados <strong>para</strong> ser estudiados.<br />
Esta <strong>de</strong>cisión se basa <strong>en</strong> una serie <strong>de</strong> hechos:<br />
• Los parámetros re<strong>la</strong>cionados con <strong>la</strong> respuesta <strong>en</strong> el tiempo son más<br />
intuitivos <strong>para</strong> el diseñador <strong>de</strong> comp<strong>en</strong>sadores, es <strong>de</strong>cir, conti<strong>en</strong><strong>en</strong> más<br />
semántica (más significado) <strong>para</strong> el ser humano.<br />
• El método re<strong>la</strong>ciona <strong>la</strong>s posiciones <strong>de</strong> <strong>la</strong>s raíces <strong>de</strong> los polinomios que<br />
forman los mo<strong>de</strong>los matemáticos <strong>en</strong> función <strong>de</strong> transfer<strong>en</strong>cia, con <strong>la</strong>s<br />
respuestas <strong>en</strong> el tiempo <strong>de</strong> los sistemas correspondi<strong>en</strong>tes. Hay por tanto<br />
conocimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> difer<strong>en</strong>te naturaleza y muy interre<strong>la</strong>cionado.<br />
• El método <strong>de</strong> diseño involucra <strong>de</strong>cisiones heurísticas, es <strong>de</strong>cir, hay<br />
pres<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> lo que se <strong>de</strong>nomina "conocimi<strong>en</strong>to experto".<br />
• Des<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista didáctico estos métodos permit<strong>en</strong> obt<strong>en</strong>er una<br />
compr<strong>en</strong>sión profunda <strong>de</strong> importantes conceptos <strong>de</strong> control.<br />
De esta forma, pese a estar superado <strong>en</strong> <strong>la</strong> práctica habitual <strong>de</strong> diseño <strong>en</strong> control<br />
por muchos otros métodos, el lugar <strong>de</strong> <strong>la</strong>s raíces se pres<strong>en</strong>ta como el que más se<br />
a<strong>de</strong>cua a <strong>la</strong>s características introducidas al principio requeridas <strong>para</strong> el<br />
subdominio <strong>de</strong> estudio. De hecho por simi<strong>la</strong>res razones a <strong>la</strong>s expuestas estas<br />
técnicas sigu<strong>en</strong> si<strong>en</strong>do empleadas <strong>en</strong> <strong>la</strong> doc<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> <strong>la</strong> materia.<br />
Por último, con el fin <strong>de</strong> c<strong>en</strong>trar el conocimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong>l subdominio <strong>de</strong> estudio se han<br />
acotado <strong>la</strong>s posibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> acuerdo a <strong>la</strong>s sigui<strong>en</strong>tes consi<strong>de</strong>raciones:<br />
• Sólo se tratarán sistemas lineales o previam<strong>en</strong>te linealizados. La<br />
conceptualización t<strong>en</strong>drá como base <strong>de</strong> partida <strong>la</strong> exist<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> una<br />
función <strong>de</strong> transfer<strong>en</strong>cia <strong>de</strong>l sistema a contro<strong>la</strong>r.<br />
• Se consi<strong>de</strong>rarán sistemas invariantes, es <strong>de</strong>cir, cuyos parámetros <strong>de</strong>l<br />
mo<strong>de</strong>lo <strong>en</strong> función <strong>de</strong> transfer<strong>en</strong>cia no cambian con el tiempo.<br />
• Se consi<strong>de</strong>rarán sistemas <strong>de</strong> una <strong>en</strong>trada y una salida (SISO - Single Input,<br />
Single Output).<br />
• Se estudiará <strong>la</strong> conceptualización <strong>para</strong> el análisis y diseño <strong>de</strong><br />
comp<strong>en</strong>sadores <strong>para</strong> seguimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> consigna. Aunque <strong>en</strong> <strong>la</strong> práctica <strong>la</strong>s<br />
perturbaciones externas son <strong>de</strong> gran importancia y ocupan un lugar<br />
principal <strong>en</strong> el diseño <strong>de</strong> comp<strong>en</strong>sadores, el diseño <strong>para</strong> seguimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong><br />
consigna permite poner <strong>de</strong> manifiesto <strong>de</strong> forma más directa <strong>la</strong> re<strong>la</strong>ción