Diseño De Un Circuito Electronico Digital

Diseño De Un Circuito Electronico Digital

Lucia Jaramillo Enriquez,  luciaenriquez98@gmail.com; Estudiante de Ingeniería Informatica, Corporacion Universitaria Autonoma de Nariño. Pasto, Colombia.

Darlin Stephen Apraez Caicedo,  darlingapra4@gmail.com; Estudiante de Ingeniería Informatica, Corporacion Universitaria Autonoma de Nariño. Pasto, Colombia. 

Yhan Carlos Cadena Matabajoy,  yhancarlos08@gmail.com; Estudiante de Ingeniería Informatica, Corporacion Universitaria Autonoma de Nariño. Pasto, Colombia.

Resumen — Las compuertas exclusivas son manejadas para realizar cualquier serie de circuitos manejando varios elementos para representar en algunos casos funciones lógicas las cuales dan la base para estructurar y formar el circuito electrónico digital, cada compuerta tiene su función especifica y puede trabajarse de manera positiva o negada depende de como se presente la función dada. [pic 1]

Palabras Claves — Compuertas exclusivas, funciones lógicas, circuito electrónico digital, compuerta.

1. Introducción

E

N n esta practica se ha ido conociendo desde la parte teorica el funcionamiento de cada compuerta y como deben interpretarse al llevarlas a la practica, al desarrollar la función dada y dibujar el circuito podremos saber su operatividad a través de la tabla de la verdad la cual tomando cada compuerta de la función y resolverla con los valores de cada entrada arrojan un resultado el cual puede ser comprobado de manera digital con el programa proteus y además de forma física incorporando las compuertas en una protoboard y con todos los componentes necesarios para su optimo funcionamiento y la obtención del circuito resuelto de manera anteriormente de forma teorica.

Procedimiento

Primero se debe plantear el objetivo a cumplir, este consiste en dirigir un barco, para esto se desea implementar un controlador basado en RN, para lo cual se planteó la siguiente problemática y posible solución:

1. Problemática – Solución.

Se cuenta con un barco el cual se mueve hacia adelante en la dirección x (como se muestra en la figura 6), a una velocidad nominal u, Ψ representa el Angulo de partida y δ representa la respuesta del timón, se desea diseñar un sistema de control que garantice que el barco siga un Angulo de entrada Ψr, para esto utilizaremos como salida a δ como Angulo del timón, ya que mediante el movimiento del timón se puede seguir dicho valor, además, existen variables externas que afectan el desempeño de la dirección del barco, entre estas podemos destacar que el timón pierde eficiencia en velocidades bajas, los diferentes pesos del barco para distintos viajes, que el viento puede estar en contra del barco, las corrientes de agua que golpean al barco, que el sensor que se utiliza proporciona ruido y que el timón solo se puede mover ±80°.

[pic 2]

Ya conociendo el problema y el objetivo que debe cumplirse se procede a realizar el diseño del controlador, para esto se realiza un procedimiento que consiste en definir el modelo del barco teniendo en cuenta el problema de regulacion de su partida, luego se define la RN basada en MLP y configurando sus valores de pesos y bias, y por ultimo se evalua como se desarrolla el controlador en la tarea de dirigir el barco, toda la seccion II y en adelante las que siguen se desarrollan en base al libro Biomimicry for Optimization, control an automation de KevinM. Passino, los problemas especificamente aparecen en la seccion 4.3 y 9.4 de dicho libro. [5]

1. Modelo del barco

Para obtener el modelo del barco se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones:

• Dinámicas del barco obtenidas con leyes de Newton.
• Movimiento del barco descrito por un sistema coordenado.
• Condiciones iniciales cero.
• Se asume al barco bajo condiciones estables (ballast).
• Se asume que nominalmente está viajando en la dirección x a una velocidad u = 5m/s.
• El tamaño de paso será h = 1 segundo.
• Se asume α = 10.

Primero se obtuvo el modelo del barco relacionado con la ecuación (2) pero este modelo no permite que el Angulo del timón δ no exceda los 5°, por lo que se pasa a definir un modelo extendido para que δ pueda tomar valores mayores a 5 ya que como mencionamos anteriormente el timón puede moverse ±80°, lo que en el caso de la ecuación (2) hace que el sistema sea ineficiente.

[pic 3]

Así, teniendo en cuenta el margen de movimiento del timón, se obtiene el siguiente modelo extendido:

[pic 4]

Con:

[pic 5]

Mediante un experimento conocido como el ‘test de la espiral’ se realiza la siguiente aproximación:

[pic 6]

Ya teniendo el modelo del barco en versión extendida se procede a convertir la ecuación de n-esimo orden no lineal en n ecuaciones de primer orden, esto se realiza mediante el método de Euler, de lo cual se resulta:[pic 7]

[pic 8]

Además, se tiene que:

[pic 9]

Y que para facilitar el cálculo se asumieron los siguientes cambios de variables:

[pic 10]

Para la implementación del sistema se calcula el periodo de muestreo teniendo en cuenta la siguiente ecuación:

[pic 11]

Este resultado quiere decir que una nueva planta de entrada es calculada cada 10 segundos y aplicada al timón.

1. Diseño del perceptor multicapa[pic 12]

Para el diseño de la RNA, se utiliza el modelo del perceptor multicapa, primero se define como entradas del perceptor como el Angulo deseado Ψr que es la referencia, y Ψ (esto se debe a que las entradas del MLP dependen de las variables que se pueden censar del barco y se asume que esta es la única que se puede censar); y la salidas del controlador como el Angulo del timón δ. Con estas variables escogidas, el sistema de control es el que se ilustra en la figura 7. Una vez decidido el sistema se procede a diseñar el perceptor multicapa el cual se muestra en la figura 8. Para ajustar los pesos y bias, pensemos en que a la salida de la primera capa obtendremos el error, así, asignamos configuramos los siguientes parámetros para la primera capa, w11  = 1, w21  = -1, y b1 = 0, para obtener el error e.

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