Controller

Sumário

• Arquitetura
• Convenção de sinais
• Estrutura de arquivos
• Como rodar o controlador
• Como abrir o dashboard
• Comunicação MQTT
• Limitações conhecidas

Integrantes

Arquitetura

flowchart LR
    DASH["Dashboard<br/>(browser)"]
    BROKER(["Broker MQTT · HiveMQ"])
    ESP["ESP32 · controle fuzzy<br/>(pendente)"]
    PLANT["Aquecedor / Cooler<br/>+ sensor de temperatura"]

    DASH -->|setpoint| BROKER
    BROKER -->|setpoint| ESP
    ESP -->|telemetria JSON| BROKER
    BROKER -->|telemetria| DASH
    ESP -->|PWM| PLANT
    PLANT -->|temperatura| ESP

    classDef pending stroke-dasharray:5 5,fill:#fff7ed,stroke:#fb923c,color:#9a3412;
    class ESP pending;

O sistema tem três peças conceituais:

O fuzzy.py é uma ferramenta offline: projeta o controlador, imprime testes de sinal e gera os gráficos das pertinências e da superfície de controle.

Convenção de sinais

Toda a lógica segue uma convenção única, consistente entre o .py e o dashboard:

Termos linguísticos: NG (negativo grande) … ZE (zero) … PG (positivo grande) para as entradas; RF (resfriar forte) … MA (manter) … AF (aquecer forte) para a saída.

Estrutura de arquivos

fuzzy_codigo/
├── fuzzy.py            # controlador fuzzy + geração de gráficos (offline)
├── dashboard.html      # painel web em tempo real (MQTT + Chart.js)
├── requirements.txt    # dependências Python
├── pertinencias.png    # gráfico das funções de pertinência (gerado pelo .py)
├── superficie.png      # superfície de controle 3D (gerado pelo .py)
└── README.md

Como rodar o controlador

O controlador vive em fuzzy.py.

1. Crie um ambiente virtual e instale as dependências:

   python -m venv .venv
   # Windows
   .venv\Scripts\activate
   # Linux/macOS
   source .venv/bin/activate
   
   python -m pip install -r requirements.txt

2. Execute:

   python fuzzy.py

   O script imprime três testes de sinal e gera os dois gráficos:

   Saída	O que mostra
   pertinencias.png	As funções de pertinência de erro, Δe e ação
   superficie.png	A superfície de controle 3D u = f(erro, Δe)

Como abrir o dashboard

O dashboard vive em dashboard.html.

[!TIP] Sirva o arquivo por HTTP — alguns navegadores bloqueiam WebSocket a partir de file://.

python -m http.server 8080
# depois abra  http://localhost:8080/dashboard.html

O indicador de status mostra:

• 🔴 Desconectado — sem conexão com o broker (tenta reconectar a cada 3 s);
• 🟢 Conectado — recebendo telemetria normalmente;
• 🟡 Conectado · sem dados — conexão ativa, mas sem telemetria há mais de 8 s (ESP32 parou de publicar / sinal perdido).

Os botões de setpoint (35 / 50 / 65 °C) publicam o novo SP no broker.

Painel "Inferência Fuzzy"

O dashboard reimplementa o controlador Mamdani em JavaScript (mesmas funções de pertinência e as 25 regras de fuzzy.py) e mostra, em tempo real, o passo a passo da inferência a cada amostra:

1. Fuzzificação — funções de pertinência de erro e Δe com o valor atual marcado e os termos ativos destacados;
2. Base de regras — a matriz 5×5; a célula destacada (com anel) é a regra dominante no instante, tingida pela intensidade de ativação μ;
3. Defuzzificação — o conjunto de saída agregado, o centroide e, em seguida, o comando após o ganho de saída Ku e a saturação em ±100 % (ver abaixo), atualizados junto com a telemetria.

Saída do atuador (ganho Ku + saturação)

O centroide do conjunto agregado nunca alcança as bordas do universo — mesmo com RF/AF totalmente ativados ele satura em ≈ ±79 %. Por isso o controlador aplica a estrutura padrão núcleo fuzzy → ganho de saída Ku ≈ 1,27 → saturação em ±100 %, usando toda a faixa física do atuador (u>0 aquece, u<0 resfria). O painel de defuzzificação mostra as duas grandezas: o centroide (tracejado) e o comando final (linha cheia).

Comunicação MQTT

Formato do JSON em inatel/c213/camara/dados:

{ "temp": 31.4, "sp": 50, "erro": 18.6, "u": 73 }

O dashboard tolera campos ausentes e ignora payloads com JSON inválido ou campos mal-tipados (validação numérica em cada campo).

Limitações conhecidas

• Broker público sem isolamento: broker.hivemq.com é compartilhado e sem autenticação/TLS; os tópicos são fixos. Para uso em laboratório, prefira WSS (porta 8884) e prefixe os tópicos com um identificador único da equipe.