TEORIA DE FORRAJE Y SUS APLICACIONES EN EL CONTROL DE TEMPERATURA MULTIZONA

El problema a resolver en este proyecto consiste en realizar una comparación entre dos sistemas de control de temperatura multizona diseñados con base en teoría de forraje, la cual intenta describir matemáticamente la forma en que los animales toman decisiones acerca de su dieta alimenticia. El forraje óptimo consiste en obtener la mayor cantidad de beneficios mientras se gasta la menor cantidad de energía a través de la selección de comportamientos apropiados. Por lo tanto, se espera que los sistemas de control a diseñar imiten estas características de operación óptima en el control de temperatura multizona.

En el área de forraje óptimo existen dos modelos matemáticos que describen la forma en que los animales toman decisiones acerca su dieta alimenticia. El primer modelo es conocido como prey model. Éste predice qué hace un animal cuando encuentra una presa (alimento), i.e., si se la come o si la ignora y continúa buscando otra clase de presa que le brinde mayor beneficios [3]. En [1] se implementa un sistema de control de temperatura multizona basado en el modelo de presa. En este sistema de control los controladores hacen las veces de animales forrajeadores y el error en temperatura hace las veces de presa, i.e. se implementa un algoritmo que le indica a cada controlador cuando procesar un error o no. Imitando los mecanismos que utilizan los animales para decidir si consumir una presa o no, los controladores deciden si procesar un error o no. En este trabajo se espera diseñar e implementar un sistema de control similar al descrito anteriormente, para luego compararlo con un segundo sistema de control.

La segunda aproximación es llamado modelo patch model, el cual predice el tiempo óptimo para que un animal deje un parche de alimentos y busque otro que le brinde mayores beneficios [3]. Basados en este modelo es que se busca diseñar el segundo sistema de control a implementar en este proyecto. Para este diseño también se seguirá un esquema similar al empleado en [1], con la diferencia que en este caso el algoritmo de control buscará imitar los mecanismos de decisión de los animales en cuanto al tiempo a permanecer en un parche de alimentos. Es decir, el algoritmo de control le debe indicar a los controladores el tiempo que debe procesar un error de temperatura. Se debe tener en cuenta que no existe trabajo previo en el diseño de un controlador de esta clase, por lo cual el diseño del sistema de control basado en el modelo de parches será uno de los principales aportes de este trabajo.

El sistema a controlar consiste en una grilla de zonas de temperatura, donde se pretende establecer la un valor de temperatura uniforme, en cada zona. (Una lámpara que proporciona calor y un sensor de temperatura son los elementos que componen una zona.)

La imitación de conceptos de teoría de forrajeo para el control es un campo nuevo y que ofrece un amplio espectro de investigación, por lo tanto se espera realizar un aporte significativo en esta área mediante este proyecto.

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