controlador logico difuso basado en FPGA

Universidad Técnica de Oruro
Facultad Nacional de Ingeniería
Carrera de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
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Controlador lógico difuso basado en FPGA para control de un
sistema de posición.
Julio César Soliz Chávez
17 de Julio de 2008
FPGAs, herramientas CAD, VHDL, Control difuso, ASIC.
MSc. Ing. Ramiro Franz Aliendre García
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RESÚMEN
El diseño digital tradicional es de bajo costo y con tiempos de desarrollo cortos, pero es
restringido por arquitecturas inflexibles, velocidades de operación y recursos limitados así como
poco versátiles a la hora de la puesta en marcha, como es el caso de: memorias,
microprocesadores, DSPs, entre otros. Una solución dada a estos inconvenientes es el diseño
ASIC o de aplicación especifica, que en contraparte, conlleva tiempos de diseño y fabricación
muy largos y por ende costosos.
Tomando las ventajas de los dos tipos de diseño expuestos, surgen los dispositivos lógicos
programables FPGA, con la característica de poseer todos los recursos del primer tipo de diseño
concentrados en una pequeña área. Es por ello, que los FPGA se han desarrollado para permitir el
acceso a nuevas tecnologías microelectrónicas, a las pequeñas y medianas instituciones, sean de
lucro o de investigación, con muy bajo coste de inversiones iniciales, desarrollo y producción.
El objetivo de este proyecto, es el diseño y la implementación de un controlador lógico
borroso (CLB) orientado al control de un sistema de posición, basado en una solución
enteramente hardware, es decir, haciendo uso de los dispositivos programables FPGA, utilizando
para ello el lenguaje estándar para descripción de circuitos electrónicos VHDL y la tarjeta
Spartan-3 de Digilent.
Todas las características del CLB diseñado, son descritas en base al empleo de una
metodología Top-Down y una descomposición jerárquica del diseño en varios bloques que han
sido: diseñados, simulados y sintetizados de forma independiente. Además, para la realización
algorítmica de las funciones que se desempeñan en cada bloque, se utilizó la metodología de
transferencia de registros, que en base a las estructuras sintácticas del lenguaje VHDL, permite la
implementación de algoritmos complejos iterativos con un cierto grado de paralelismo.
Los resultados obtenidos prueban la eficacia del controlador implementado, ya que
demostraron con éxito la capacidad de control del algoritmo basado en lógica borrosa,
probándose esta situación en los parámetros de sobrepico (Mp) y error de estado estacionario
(ess), cuyos valores encontrados son nulos.
Finalmente, se recomienda el estudio de posibles aplicaciones, haciendo uso de los
dispositivos FPGA, en áreas como: técnicas de control neuronal, neurodifuso, PID, diseño de
filtros FIR, desarrollo de procesadores propios, procesadores de señal, sistemas embebidos en
general, etc.