Xarxes bayesianes: una metodologia per a avaluar riscos

En aquest article presentem les xarxes bayesianes, que sónmodelsmatemàtics probabilístics que es fan servir per modelar situacions en contextos d'incertesa i complexitat. Es poden fer servir, en particular, per a l'avaluació de riscos, és a dir, per estimar la probabilitat de fenòmens amb efectes negatius. Introduïm aquesta metodologia a partir d'exemples i presentem la fórmula de la probabilitat total i la fórmula de Bayes com a eines per actualitzar l'avaluació dels riscos. També parlem de (cor)relacions espúries i factors de confusió, i de com es pot fer servir l'odds ratio (o raó de versemblances) per valorar el pes de les evidències.In this paperwe introduce the Bayesian networks, which are probabilistic mathematical models that are used tomodel situations in contexts of uncertainty and complexity. They can beused, in particular, for the evaluation of risks, that is to say, to estimate the probability of phenomena with negative effects. We introduce this methodology from examples and present the Total Probability Formula and Bayes' Formula, as tools to update the risk assessment. We also talk about spurious (cor)relationships and confounding factors, and about how the odds ratio (or likelihood ratio) can be used to assess the weight of the evidence

Sensor ultrasònic múltiple per a conducció autònoma

El present treball busca solucionar una problemàtica de detecció d’obstacles amb sensors d’ultrasons. El treball s’emmarca en la recerca en control de velocitat adaptatiu (adaptive cruise control en anglès) dut a terme per l’IOC de la UPC. L’estudi gira entorn la implementació de una solució amb diversos sensors mitjançant un filtre de Kalman, així que fa incís en la formació sobre el funcionament d’aquest. En una primera instància, s’estudien les bases físiques i matemàtiques del filtre així com els algorismes de processament d’aquest i a continuació es dissenya un filtre per poder solucionar la problemàtica afrontada. Aquest disseny es simula mitjançant el programari Octave per ratificar-ne la fiabilitat. Finalment es realitza una proposta d’implementació sobre el maquinari i programari amb els quals el sistema treballa actualment emprant el programari Eclipse

Formalització i modelització d’una comunitat virtual enriquida amb un xatbot

Treballs Finals de Grau de Matemàtiques, Facultat de Matemàtiques, Universitat de Barcelona, Any: 2023, Director: Maite López Sánchez i Jerónimo Hernández-González[en] Collaboration is increasingly occurring in virtual online communities. In them, the forms of interaction are varied, each of the virtual communities has its own way of supporting the activities it proposes, the roles the participants take, the actions they can carry out, etc. This work formalizes the generic model that characterizes virtual communities and proposes to include a conversational agent (or chatbot) within the virtual community, with the aim of being able to understand the environment and generate interaction within it. In addition, it is proposed to use a computational method based on probabilistic graphical models and machine learning. Through the inference of data corresponding to the visible interactions of the users, the variables of the model - which also includes variables that model non-visible interactions - would take on values, which would serve to predict behaviours. In particular, the virtual community of the platform decidim.barcelona is considered, which revolves around citizen participation, that is, the active intervention of citizens in public decision-making processes. The interaction spaces are analyzed and, with the aim of encouraging interaction, the incorporation of a chatbot with the ability to consult the model is proposed

Combinatòria i biologia: funcions d'inferència i alineació de seqüències

Aquest article mostra alguns exemples d'aplicació d'eines combinatòries a problemes en biologia computacional. Els models estadístics s'usen per resoldre qüestions provinents de la biologia, com per exemple per determinar quines parts del genoma es tradueixen a proteïnes, o com una seqüència d'ADN es va transformar en una altra durant l'evolució, a través d'una sèrie de mutacions, insercions i supressions. Cada possible resposta té una certa probabilitat que depèn dels paràmetres del model. Quan aquests es coneixen, la resposta més probable, anomenada explicació, s'obté resolent un problema d'optimització combinatòria. La funció que envia cada observació a la seva explicació corresponent s'anomena funció d'inferència. En aquest article donem una fita superior al nombre de funcions d'inferència de qualsevol model gràfic dirigit. Aquesta fita és polinòmica en la mida del model, per un nombre fix de paràmetres, i representa una millora respecte a la fita exponencial de Pachter i Sturmfels que es coneixia fins ara. Després apliquem aquesta fita a un model per alineació de seqüències que s'utilitza en biologia computacional, i veiem que en aquest cas la nostra fita és asimptòticament ajustada.In this paper we show examples of applications of combinatorial tools to some problems in computational biology. Statistical models are used to solve important problems in biology, such as determining which parts of the genome are translated to proteins, or how a DNA sequence evolved into another one through a series of mutations, insertions and deletions. Each possible answer has a certain probability that depends on the model parameters. When these are known, the most likely answer, called explanation, is obtained by solving a combinatorial optimization problem. The map that sends each observation to its corresponding explanation is called an inference function. In this paper we give an upper bound on the number of inference functions of any directed graphical model. This bound is polynomial on the size of the model, for a fixed number of parameters, thus improving an exponential upper bound given by Pachter and Sturmfels. Then we apply this bound to a model for sequence alignment that is used in computational biology, and we show that in this case our bound is asymptotically tight

Partition strategies for incremental Mini-Bucket

Los modelos en grafo probabilísticos, tales como los campos aleatorios de Markov y las redes bayesianas, ofrecen poderosos marcos de trabajo para la representación de conocimiento y el razonamiento en modelos con gran número de variables. Sin embargo, los problemas de inferencia exacta en modelos de grafos son NP-hard en general, lo que ha causado que se produzca bastante interés en métodos de inferencia aproximados. El mini-bucket incremental es un marco de trabajo para inferencia aproximada que produce como resultado límites aproximados inferior y superior de la función de partición exacta, a base de -empezando a partir de un modelo con todos los constraints relajados, es decir, con las regiones más pequeñas posibleincrementalmente añadir regiones más grandes a la aproximación. Los métodos de inferencia aproximada que existen actualmente producen límites superiores ajustados de la función de partición, pero los límites inferiores suelen ser demasiado imprecisos o incluso triviales. El objetivo de este proyecto es investigar estrategias de partición que mejoren los límites inferiores obtenidos con el algoritmo de mini-bucket, trabajando dentro del marco de trabajo de mini-bucket incremental. Empezamos a partir de la idea de que creemos que debería ser beneficioso razonar conjuntamente con las variables de un modelo que tienen una alta correlación, y desarrollamos una estrategia para la selección de regiones basada en esa idea. Posteriormente, implementamos nuestra estrategia y exploramos formas de mejorarla, y finalmente medimos los resultados obtenidos usando nuestra estrategia y los comparamos con varios métodos de referencia. Nuestros resultados indican que nuestra estrategia obtiene límites inferiores más ajustados que nuestros dos métodos de referencia. También consideramos y descartamos dos posibles hipótesis que podrían explicar esta mejora.Els models en graf probabilístics, com bé els camps aleatoris de Markov i les xarxes bayesianes, ofereixen poderosos marcs de treball per la representació del coneixement i el raonament en models amb grans quantitats de variables. Tanmateix, els problemes d’inferència exacta en models de grafs son NP-hard en general, el qual ha provocat que es produeixi bastant d’interès en mètodes d’inferència aproximats. El mini-bucket incremental es un marc de treball per a l’inferència aproximada que produeix com a resultat límits aproximats inferior i superior de la funció de partició exacta que funciona començant a partir d’un model al qual se li han relaxat tots els constraints -és a dir, un model amb les regions més petites possibles- i anar afegint a l’aproximació regions incrementalment més grans. Els mètodes d’inferència aproximada que existeixen actualment produeixen límits superiors ajustats de la funció de partició. Tanmateix, els límits inferiors acostumen a ser massa imprecisos o fins aviat trivials. El objectiu d’aquest projecte es recercar estratègies de partició que millorin els límits inferiors obtinguts amb l’algorisme de mini-bucket, treballant dins del marc de treball del mini-bucket incremental. La nostra idea de partida pel projecte es que creiem que hauria de ser beneficiós per la qualitat de l’aproximació raonar conjuntament amb les variables del model que tenen una alta correlació entre elles, i desenvolupem una estratègia per a la selecció de regions basada en aquesta idea. Posteriorment, implementem la nostra estratègia i explorem formes de millorar-la, i finalment mesurem els resultats obtinguts amb la nostra estratègia i els comparem a diversos mètodes de referència. Els nostres resultats indiquen que la nostra estratègia obté límits inferiors més ajustats que els nostres dos mètodes de referència. També considerem i descartem dues possibles hipòtesis que podrien explicar aquesta millora.Probabilistic graphical models such as Markov random fields and Bayesian networks provide powerful frameworks for knowledge representation and reasoning over models with large numbers of variables. Unfortunately, exact inference problems on graphical models are generally NP-hard, which has led to signifi- cant interest in approximate inference algorithms. Incremental mini-bucket is a framework for approximate inference that provides upper and lower bounds on the exact partition function by, starting from a model with completely relaxed constraints, i.e. with the smallest possible regions, incrementally adding larger regions to the approximation. Current approximate inference algorithms provide tight upper bounds on the exact partition function but loose or trivial lower bounds. This project focuses on researching partitioning strategies that improve the lower bounds obtained with mini-bucket elimination, working within the framework of incremental mini-bucket. We start from the idea that variables that are highly correlated should be reasoned about together, and we develop a strategy for region selection based on that idea. We implement the strategy and explore ways to improve it, and finally we measure the results obtained using the strategy and compare them to several baselines. We find that our strategy performs better than both of our baselines. We also rule out several possible explanations for the improvement

Sistema de ayuda a la decisión para la gestión de la cuenca del Júcar y el sistema acuífero Mancha Oriental mediante redes bayesianas y teoría de juegos

[EN] Abstract: The difficulties of managing water resources are growing day by day, especially at basin-scale, due to the shortage of it. It is a fact that water is essential for the development of any human activity, and the demands are increasing as a result of both the increase in population and living standards of it. Managing a basin like the Júcar, always brings difficulties of various kinds: technical, economical, social, political, etc. Excessive use of both groundwater and surface water in recent decades has caused unsustainable situations in some parts of the basin (such as the Mancha Oriental aquifer), and loss of water quality due to heavy pollution. This work is aim to facilitate the basin-scale management of the Jucar river by performing a model of Bayesian Networks and the study of the particular case of the Júcar - Vinalopó transfer by the technique of Game Theory. Different scenarios will be generated to study the system´s behaviour and see how it affects each performance to different variables. To generate the model has employed the use of Bayesian Networks, which are mathematical models based on probabilistic that have shown that efficiency to solve problems in different fields of activity, including environmental issues. Moreover, game theory is basically the mathematical study of competition and cooperation, and illustrates how strategic interactions between players give different results depending on the individual and collective desirabilities. Some of the most significant results that we have been obtained are the importance acquired by some management policies that are being carried out at the Mancha Oriental aquifer, especially the supply sources replacement (wells substitution) that represents a significant volume of water saved, and it has been shown that the application of OPADs also produces a positive effect both in the Mancha Oriental irrigation area and the Ribera farmers area.[ES] Cada día crecen las dificultades a la hora de gestionar el agua, sobre todo a escala de cuenca, debido a la escasez de la misma. Es una realidad que el agua es esencial para el desarrollo de cualquier actividad humana, y las demandas van en aumento como consecuencia tanto del incremento de población como del nivel de vida de la misma y las acividades económicas asociadas. La gestión de una cuenca como la del Júcar, siempre acarrea dificultades de diversas índoles: técnicas, económicas, sociales, políticas, etc. El excesivo uso de aguas tanto subterráneas como superficiales en las últimas décadas, ha provocado situaciones insostenibles en algunos puntos de la cuenca (como la Mancha Oriental), así como la pérdida de calidad del agua debido a la gran contaminación. En este trabajo, se pretende facilitar la gestión a escala de cuenca del Júcar, mediante la realización de un modelo de redes bayesianas, y el estudio del caso concreto del trasvase Júcar – Vinalopó mediante la técnica de la Teoría de Juegos. Se han generado diferentes escenarios para estudiar el comportamiento del sistema y ver cómo afecta cada actuación a las diferentes variables. Para generar el modelo se han empleado Redes Bayesianas, que son modelos matemáticos basados en la probabilística que han demostrado su eficiencia para resolver problemas en diferentes campos de actuación, entre ellos problemas medioambientales. Así mismo, la Teoría de Juegos es esencialmente el estudio matemático de la competencia y la cooperación, e ilustra cómo las interacciones estratégicas entre los jugadores dan lugar a diferentes resultados en función de las deseabilidades individuales y colectivas. Algunos de los resultados más significativos que se han obtenido son la importancia que adquieren las políticas de gestión que se están llevando a cabo en el sistema acuífero de la Mancha Oriental, sobre todo con la sustitución de las fuentes de suministros (sustitución de pozos) que supone un importante volumen de agua ahorrada, y se ha demostrado que la aplicación de OPADs también produce un efecto positivo tanto en la zona de riegos de la Mancha Oriental como de los regantes de la Ribera.Asensio García, FJ. (2014). Sistema de ayuda a la decisión para la gestión de la cuenca del Júcar y el sistema acuífero Mancha Oriental mediante redes bayesianas y teoría de juegos. http://hdl.handle.net/10251/47162Archivo delegad

Contribution to reliable control of dynamic systems

Aplicat embargament des de la data de defensa fins al maig 2020This thesis presents sorne contributions to the field of Health-Aware Control (HAC) of dynamic systems. In the first part of this thesis, a review of the concepts and methodologies related to reliability versus degradation and fault tolerant control versus health-aware control is presented. Firstly, in an attempt to unify concepts, an overview of HAC, degradation, and reliability modeling including some of the most relevant theoretical and applied contributions is given. Moreover, reliability modeling is formalized and exemplified using the structure function, Bayesian networks (BNs) and Dynamic Bayesian networks (DBNs) as modeling tools in reliability analysis. In addition, some Reliability lmportance Measures (RIMs) are presented. In particular, this thesis develops BNs models for overall system reliability analysis through the use of Bayesian inference techniques. Bayesian networks are powerful tools in system reliability assessment due to their flexibility in modeling the reliability structure of complex systems. For the HAC scheme implementation, this thesis presents and discusses the integration of actuators health information by means of RIMs and degradation in Model Predictive Control (MPC) and Linear Quadratic Regulator algorithms. In the proposed strategies, the cost function parameters are tuned using RIMs. The methodology is able to avoid the occurrence of catastrophic and incipient faults by monitoring the overall system reliability. The proposed HAC strategies are applied to a Drinking Water Network (DWN) and a multirotor UAV system. Moreover, a third approach, which uses MPC and restricts the degradation of the system components is applied to a twin rotor system. Finally, this thesis presents and discusses two reliability interpretations. These interpretations, namely instantaneous and expected, differ in the manner how reliability is evaluated and how its evolution along time is considered. This comparison is made within a HAC framework and studies the system reliability under both approaches.Aquesta tesi presenta algunes contribucions al camp del control basat en la salut dels components "Health-Aware Control" (HAC) de sistemes dinàmics. A la primera part d'aquesta tesi, es presenta una revisió dels conceptes i metodologies relacionats amb la fiabilitat versus degradació, el control tolerant a fallades versus el HAC. En primer lloc, i per unificar els conceptes, s'introdueixen els conceptes de degradació i fiabilitat, models de fiabilitat i de HAC incloent algunes de les contribucions teòriques i aplicades més rellevants. La tesi, a més, el modelatge de la fiabilitat es formalitza i exemplifica utilitzant la funció d'estructura del sistema, xarxes bayesianes (BN) i xarxes bayesianes dinamiques (DBN) com a eines de modelat i anàlisi de la fiabilitat com també presenta algunes mesures d'importància de la fiabilitat (RIMs). En particular, aquesta tesi desenvolupa models de BNs per a l'anàlisi de la fiabilitat del sistema a través de l'ús de tècniques d'inferència bayesiana. Les xarxes bayesianes són eines poderoses en l'avaluació de la fiabilitat del sistema gràcies a la seva flexibilitat en el modelat de la fiabilitat de sistemes complexos. Per a la implementació de l?esquema de HAC, aquesta tesi presenta i discuteix la integració de la informació sobre la salut i degradació dels actuadors mitjançant les RIMs en algoritmes de control predictiu basat en models (MPC) i control lineal quadràtic (LQR). En les estratègies proposades, els paràmetres de la funció de cost s'ajusten utilitzant els RIMs. Aquestes tècniques de control fiable permetran millorar la disponibilitat i la seguretat dels sistemes evitant l'aparició de fallades a través de la incorporació d'aquesta informació de la salut dels components en l'algoritme de control. Les estratègies de HAC proposades s'apliquen a una xarxa d'aigua potable (DWN) i a un sistema UAV multirrotor. A més, un tercer enfocament fent servir la degradació dels actuadors com a restricció dins l'algoritme de control MPC s'aplica a un sistema aeri a dos graus de llibertat (TRMS). Finalment, aquesta tesi també presenta i discuteix dues interpretacions de la fiabilitat. Aquestes interpretacions, nomenades instantània i esperada, difereixen en la forma en què s'avalua la fiabilitat i com es considera la seva evolució al llarg del temps. Aquesta comparació es realitza en el marc del control HAC i estudia la fiabilitat del sistema en tots dos enfocaments.Esta tesis presenta algunas contribuciones en el campo del control basado en la salud de los componentes “Health-Aware Control” (HAC) de sistemas dinámicos. En la primera parte de esta tesis, se presenta una revisión de los conceptos y metodologíasrelacionados con la fiabilidad versus degradación, el control tolerante a fallos versus el HAC. En primer lugar, y para unificar los conceptos, se introducen los conceptos de degradación y fiabilidad, modelos de fiabilidad y de HAC incluyendo algunas de las contribuciones teóricas y aplicadas más relevantes. La tesis, demás formaliza y ejemplifica el modelado de fiabilidad utilizando la función de estructura del sistema, redes bayesianas (BN) y redes bayesianas diná-micas (DBN) como herramientas de modelado y análisis de fiabilidad como también presenta algunas medidas de importancia de la fiabilidad (RIMs). En particular, esta tesis desarrolla modelos de BNs para el análisis de la fiabilidad del sistema a través del uso de técnicas de inferencia bayesiana. Las redes bayesianas son herramientas poderosas en la evaluación de la fiabilidad del sistema gracias a su flexibilidad en el modelado de la fiabilidad de sistemas complejos. Para la implementación del esquema de HAC, esta tesis presenta y discute la integración de la información sobre la salud y degradación de los actuadores mediante las RIMs en algoritmos de control predictivo basado en modelos (MPC) y del control cuadrático lineal (LQR). En las estrategias propuestas, los parámetros de la función de coste se ajustan utilizando las RIMs. Estas técnicas de control fiable permitirán mejorar la disponibilidad y la seguridad de los sistemas evitando la aparición de fallos a través de la incorporación de la información de la salud de los componentes en el algoritmo de control. Las estrategias de HAC propuestas se aplican a una red de agua potable (DWN) y a un sistema UAV multirotor. Además, un tercer enfoque que usa la degradación de los actuadores como restricción en el algoritmo de control MPC se aplica a un sistema aéreo con dos grados de libertad (TRMS). Finalmente, esta tesis también presenta y discute dos interpretaciones de la fiabilidad. Estas interpretaciones, llamadas instantánea y esperada, difieren en la forma en que se evalúa la fiabilidad y cómo se considera su evolución a lo largo del tiempo. Esta comparación se realiza en el marco del control HAC y estudia la fiabilidad del sistema en ambos enfoques.Postprint (published version

Contribution to reliable control of dynamic systems

This thesis presents sorne contributions to the field of Health-Aware Control (HAC) of dynamic systems. In the first part of this thesis, a review of the concepts and methodologies related to reliability versus degradation and fault tolerant control versus health-aware control is presented. Firstly, in an attempt to unify concepts, an overview of HAC, degradation, and reliability modeling including some of the most relevant theoretical and applied contributions is given. Moreover, reliability modeling is formalized and exemplified using the structure function, Bayesian networks (BNs) and Dynamic Bayesian networks (DBNs) as modeling tools in reliability analysis. In addition, some Reliability lmportance Measures (RIMs) are presented. In particular, this thesis develops BNs models for overall system reliability analysis through the use of Bayesian inference techniques. Bayesian networks are powerful tools in system reliability assessment due to their flexibility in modeling the reliability structure of complex systems. For the HAC scheme implementation, this thesis presents and discusses the integration of actuators health information by means of RIMs and degradation in Model Predictive Control (MPC) and Linear Quadratic Regulator algorithms. In the proposed strategies, the cost function parameters are tuned using RIMs. The methodology is able to avoid the occurrence of catastrophic and incipient faults by monitoring the overall system reliability. The proposed HAC strategies are applied to a Drinking Water Network (DWN) and a multirotor UAV system. Moreover, a third approach, which uses MPC and restricts the degradation of the system components is applied to a twin rotor system. Finally, this thesis presents and discusses two reliability interpretations. These interpretations, namely instantaneous and expected, differ in the manner how reliability is evaluated and how its evolution along time is considered. This comparison is made within a HAC framework and studies the system reliability under both approaches.Aquesta tesi presenta algunes contribucions al camp del control basat en la salut dels components "Health-Aware Control" (HAC) de sistemes dinàmics. A la primera part d'aquesta tesi, es presenta una revisió dels conceptes i metodologies relacionats amb la fiabilitat versus degradació, el control tolerant a fallades versus el HAC. En primer lloc, i per unificar els conceptes, s'introdueixen els conceptes de degradació i fiabilitat, models de fiabilitat i de HAC incloent algunes de les contribucions teòriques i aplicades més rellevants. La tesi, a més, el modelatge de la fiabilitat es formalitza i exemplifica utilitzant la funció d'estructura del sistema, xarxes bayesianes (BN) i xarxes bayesianes dinamiques (DBN) com a eines de modelat i anàlisi de la fiabilitat com també presenta algunes mesures d'importància de la fiabilitat (RIMs). En particular, aquesta tesi desenvolupa models de BNs per a l'anàlisi de la fiabilitat del sistema a través de l'ús de tècniques d'inferència bayesiana. Les xarxes bayesianes són eines poderoses en l'avaluació de la fiabilitat del sistema gràcies a la seva flexibilitat en el modelat de la fiabilitat de sistemes complexos. Per a la implementació de l?esquema de HAC, aquesta tesi presenta i discuteix la integració de la informació sobre la salut i degradació dels actuadors mitjançant les RIMs en algoritmes de control predictiu basat en models (MPC) i control lineal quadràtic (LQR). En les estratègies proposades, els paràmetres de la funció de cost s'ajusten utilitzant els RIMs. Aquestes tècniques de control fiable permetran millorar la disponibilitat i la seguretat dels sistemes evitant l'aparició de fallades a través de la incorporació d'aquesta informació de la salut dels components en l'algoritme de control. Les estratègies de HAC proposades s'apliquen a una xarxa d'aigua potable (DWN) i a un sistema UAV multirrotor. A més, un tercer enfocament fent servir la degradació dels actuadors com a restricció dins l'algoritme de control MPC s'aplica a un sistema aeri a dos graus de llibertat (TRMS). Finalment, aquesta tesi també presenta i discuteix dues interpretacions de la fiabilitat. Aquestes interpretacions, nomenades instantània i esperada, difereixen en la forma en què s'avalua la fiabilitat i com es considera la seva evolució al llarg del temps. Aquesta comparació es realitza en el marc del control HAC i estudia la fiabilitat del sistema en tots dos enfocaments.Esta tesis presenta algunas contribuciones en el campo del control basado en la salud de los componentes “Health-Aware Control” (HAC) de sistemas dinámicos. En la primera parte de esta tesis, se presenta una revisión de los conceptos y metodologíasrelacionados con la fiabilidad versus degradación, el control tolerante a fallos versus el HAC. En primer lugar, y para unificar los conceptos, se introducen los conceptos de degradación y fiabilidad, modelos de fiabilidad y de HAC incluyendo algunas de las contribuciones teóricas y aplicadas más relevantes. La tesis, demás formaliza y ejemplifica el modelado de fiabilidad utilizando la función de estructura del sistema, redes bayesianas (BN) y redes bayesianas diná-micas (DBN) como herramientas de modelado y análisis de fiabilidad como también presenta algunas medidas de importancia de la fiabilidad (RIMs). En particular, esta tesis desarrolla modelos de BNs para el análisis de la fiabilidad del sistema a través del uso de técnicas de inferencia bayesiana. Las redes bayesianas son herramientas poderosas en la evaluación de la fiabilidad del sistema gracias a su flexibilidad en el modelado de la fiabilidad de sistemas complejos. Para la implementación del esquema de HAC, esta tesis presenta y discute la integración de la información sobre la salud y degradación de los actuadores mediante las RIMs en algoritmos de control predictivo basado en modelos (MPC) y del control cuadrático lineal (LQR). En las estrategias propuestas, los parámetros de la función de coste se ajustan utilizando las RIMs. Estas técnicas de control fiable permitirán mejorar la disponibilidad y la seguridad de los sistemas evitando la aparición de fallos a través de la incorporación de la información de la salud de los componentes en el algoritmo de control. Las estrategias de HAC propuestas se aplican a una red de agua potable (DWN) y a un sistema UAV multirotor. Además, un tercer enfoque que usa la degradación de los actuadores como restricción en el algoritmo de control MPC se aplica a un sistema aéreo con dos grados de libertad (TRMS). Finalmente, esta tesis también presenta y discute dos interpretaciones de la fiabilidad. Estas interpretaciones, llamadas instantánea y esperada, difieren en la forma en que se evalúa la fiabilidad y cómo se considera su evolución a lo largo del tiempo. Esta comparación se realiza en el marco del control HAC y estudia la fiabilidad del sistema en ambos enfoques