Estudio comparativo de un controlador por red neuronal artificial y un controlador por red neuronal evolutiva para un motor de corriente continua.

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Título : Estudio comparativo de un controlador por red neuronal artificial y un controlador por red neuronal evolutiva para un motor de corriente continua.
Autor : Chiguano Allauca, José Israel
Director de Tesis: Celi Sánchez, Carmen Johanna
Resumen traducido: This study presents an analysis of two intelligent control methods used in a DC motor: one based on artificial neural networks and the other on evolutionary neural networks. The goal was to analyze how both approaches perform in contrast to the drawbacks of conventional controllers, such as PID, in nonlinear, noisy, or changing situations. A mathematical model was created for the DC motor, using differential equations that illustrate both its electrical and mechanical components. The simulation of motor performance and the development of the controllers were carried out in Python, usingspecialized libraries such as SciPy, NumPy, Matplotlib, Scikit-learn, and DEAP. The ANN (Artificial Neural Network) regulator was developed using a multi-layered neural network trained with simulated data, applying the MLPRegressor algorithm. This method acquires the ability to create control signals that help the motor stay within a pre-established reference. In contrast, the ENN (Evolutionary Artificial Neural Network) regulator used genetic algorithm techniques to refine variables such as proportional gain and offset, increasing its tuning capacity without requiring supervised training. Both controllers were evaluated using the metrics of mean square error (MSE), response time, stability and robustness against disturbances. The results showed that the ENN obtained a better overall performance, with a lower MSE (0.0121 vs 0.0152) and a smoother response, consequently it was more stable to changes in the input signal. While both controllers proved to be effective, the ENN method stood out more for its accuracy, flexibility and consistency, this research underlines the capacity of artificial intelligence methods, especially evolutionary ones, to create more effective and robust control systems in the industrial and mechatronic fields.
Resumen : Este estudio presenta un análisis de dos métodos de control inteligente utilizados en un motor de corriente continua: uno fundamentado en redes neuronales artificiales y el otro en redes neuronales evolutivas que busca resolver el problema de control eficiente y robusto en un motor DC, la meta fue analizar cómo se desempeñan ambos enfoques en contraste con los inconvenientes de los controladores convencionales, en situaciones no lineales, ruidosas o cambiantes. Se creó un modelo matemático para el motor de corriente continua, donde se usó ecuaciones diferenciales que ilustran tanto su componente eléctrica como la mecánica del conjunto. La simulación del rendimiento del motor como la elaboración de los controladores se llevaron a cabo en Python, utilizando bibliotecas especializados como SciPy, NumPy, Matplotlib, Scikit-learn y DEAP. El regulador ANN (Artificial Neural Network) fue desarrollado usando una red de neuronas en múltiples capas que fue entranada con información simulada , aplicando el algoritmo MLPRegressor .Este método adquiere la habilidad de crear señales de control que ayudan al motor a mantenerse en una referencia preestablecida. En cambio, el regulador ENN (Evolutionary Artificial Neural Network) utilizo técnicas de algoritmos genéticos para refinar variables como la ganancia proporcional y el desplazamiento, aumentando su capacidad de ajuste sin requerir entrenamiento con supervisión. Ambos controladores fueron evaluados mediante la métrica del error cuadrático medio (MSE), el tiempo de respuesta, la estabilidad y la robustez frente a perturbaciones. Los resultados mostraron que el ENN obtuvo un mejor rendimiento general, con un MSE menor (4.49 vs 7.17) y una respuesta más suave por consecuencia fue más estable ante cambios en la señal de entrada. Si bien los dos controladores mostraron ser eficaces, el método ENN se destacó más por su exactitud, flexibilidad en consistencia, esta investigación subraya la capacidad de los métodos de inteligencia artificial, especialmente los evolutivos, para crear sistemas de control más eficaces y sólidos en el ´ámbito industrial y mecatrónico.
Palabras clave : ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN
REDES NEURONALES ARTIFICIALES
REDES NEURONALES EVOLUTIVAS
MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA
Fecha de publicación : 2025
URI : http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/31474
Idioma: spa
Pertenece a las colecciones: Posgrado

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