Hybrid dynamical control based on consensus algorithms for current sharing in DC-bus microgrids

Abstract|The main objective of this work is to propose a novel paradigm for the design of two layers of control laws for DC-bus microgrids in islanded mode. An intensive attention will be paid to the inner control level for the regulation of DC-DC electronic power converters, where the use of Hybrid Dynamical System theory will be crucial to formulate and ex- ploit switching control signals in view of reducing the dissipated energy and improving system performance. Indeed, this recent theory is well suited for analysis of power electronic converters, since they combine continuous (voltage and currents) and discrete (on-o state of switches) signals avoiding, in this way, the use of averaged models. Likewise, an outer control level for controlling DC-bus microgrids will be developed to provide a distributed strategy that makes the microgrid scalable and robust with respect to black- outs of sources and/or loads, following the principle of t Multi-Agent System theory. In this distributed strategy, they are several crucial and innovative as- pects to be regarded such as the di erent converter architectures, the hybrid and nonlinear nature of these converters. Stability properties are guaranteed by using singular perturbation analysis.Grant “Hybrid self-adaptive multi-agent systems for microgrids (HISPALIS

Time-triggered and event-triggered control of switched affine systems via a hybrid dynamical approach

This paper focuses on the design of both periodic time- and event-triggered control laws of switched affine systems using a hybrid dynamical system approach. The novelties of this paper rely on the hybrid dynamical representation of this class of systems and on a free-matrix min-projection control, which relaxes the structure of the usual Lyapunov matrix-based min-projection control. This contribution also presents an extension of the usual periodic time-triggered implementation to the event-triggered one, where the control input updates are permitted only when a particular event is detected. Together with the definition of an appropriate optimization problem, a stabilization result is formulated to ensure the uniform global asymptotic stability of an attractor for both types of controllers, which is a neighborhood of the desired operating point. Finally, the proposed method is evaluated through a numerical example.Agence Nationale de la Recherche (ANR)France Grant ANR-18-CE40-0022-01Agencia Estatal de Investigación (AEI)-Spain Grant PID2019-105890RJ-10

Synchronization on a limit cycle of multi-agent systems governed by discrete-time switched affine dynamics

This paper addresses the problem of synchronizing a group of interacting discrete-time switched affine systems with centralized control laws. A first time-dependent control law is obtained directly, and then, two other state-dependent control laws are proposed to improve performance. The different methods are based on recent literature on switched affine systems and are evaluated on an academical example with a multi-agent system

Robust Hybrid Control for Demand Side Management in Islanded Microgrids

This paper focuses on designing a robust control law to manage the demand response of islanded microgrids composed of shifting and adjusting loads. On one side, Hybrid Dynamical System theory is suited here, because the microgrid model is composed of continuous-time dynamics (the energy stored in the battery and the adjustable loads), and discrete-time dynamics (the shifting loads). On the other side, Multi Agent System theory is used to control the adjusting loads in order to guarantee a consensus between them. Hence, non-uniform convergence of the State of Charge of the battery to a given reference is ensured. Robustness with respect to plug and play of any load and parameter variations is also ensured. Experimental results from a laboratory-scale microgrid validate the approach.Agencia Nacional de Investigación Francesa (ANR) ANR-18-CE40-0022-01Agencia Estatal de Investigación PID2019-105890RJI00Agencia Estatal de Investigación AEI/10.13039/501100011033Consejería de Economía y Conocimiento de Andalucía US-126591

Hybrid Modelling and Control of a Class of Power Converters With Triangular-Carrier PWM Inputs

In this paper, a new control design procedure for a class of power converters based on hybrid dynamical systems theory is presented. The continuous-time dynamics, as voltage and current signals, and discrete-time dynamics, as the on- off state of the switches, are captured with a hybrid model. This model avoids the use of averaged and approximated models and includes the PWM as well as the sample-and-hold mechanism, commonly used in the industry. Then, another simplified hybrid system, whose trajectories match with the original one, is selected to design the controller and to analyse stability properties. Finally, an estimation of the chattering in steady state of the voltage and current signals is provided. The results are validated through simulation and experiments.MCIN/ AEI Project PID2019-105890RJ-I00MCIN/ AEI Project PID2019-109071RB-I0

Modelado 3D de la muralla de la Macarena (Sevilla). Propuesta metodológica para su integración en trabajos de gestión cartográfica digital

[EN] Conservation studies of an architectural asset constitute a solid support for future interventions. In particular, Digital Cartographic Management advocates the use of simplified models that allow different levels of definition to be achieved, depending on the desired architectural scale. Based on previous studies in which four levels of definition have been achieved, the aim is to define a fifth level from a 3D model. For this purpose, the Macarena Wall (Seville) is proposed as a case study. In this work, a photogrammetric survey of a section of the sector of this medieval wall is carried out, from which the entities that will form part of a fifth level of definition are identified.[ES] Los estudios de conservación sobre un bien arquitectónico constituyen un soporte sólido para futuras intervenciones. En concreto, la Gestión Cartográfica Digital aboga por el uso de modelos simplificados que permiten alcanzar distintos niveles de definición, según la escala arquitectónica deseada. Partiendo de estudios previos en los que se han logrado obtener cuatro niveles de definición, se tiene como objetivo definir un quinto nivel a partir de un modelo 3D. Para ello, se propone como caso de estudio la Muralla de La Macarena (Sevilla). En este trabajo se realiza el levantamiento fotogramétrico de un tramo del sector de esta muralla medieval, a partir del cual se identifican las entidades que formarán parte de un quinto nivel de definición.Los autores expresan su agradecimiento a la Gerencia de Urbanismo del Ayuntamiento de Sevilla, especialmente al Servicio de Conservación Urbana y Renovación de la Edificación, al Servicio de Planeamiento y Desarrollo Urbanístico y a la Infraestructura de Datos Espaciales de Sevilla (IDE Sevilla).Cabrera-Revuelta, E.; Mascort-Albea, EJ.; Hidalgo-Sánchez, FM.; Romero-Hernández, R.; Canivell, J. (2021). 3D modeling of the Macarena Wall (Seville). Methodological proposal for its integration in digital cartographic management studies. EGE Revista de Expresión Gráfica en la Edificación. 0(14):4-23. https://doi.org/10.4995/ege.2021.15584OJS423014Alshawabkeh, Y., El-Khalili, M., Almasri, E., Bala'awi, F., & Al-Massarweh, A. 2020. Heritage documentation using laser scanner and photogrammetry. The case study of Qasr Al-Abidit, Jordan. Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage, vol. 16, e00133. https://doi.org/10.1016/j.daach.2019.e00133Angulo, R., Pinto, F., Rodríguez, J., & Palomino, A. 2017. Digital Anastylosis of the Remains of a Portal by Master Builder Hernán Ruiz: Knowledge Strategies, Methods and Modelling Results. Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage, vol. 7 (March), pp. 32-41. https://doi.org/10.1016/j.daach.2017.09.003Barrera, J.A., Macías, D.H., & Boquera, J.H. 2005. La muralla almohade de Sevilla: aplicación de tecnologías de vanguardia a los levantamientos en arqueología y restauración. Aparejadores: Boletín Del Colegio Oficial de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de Sevilla, no. 69, p. 48.Barrera Vera, J.A. 2005. Generation of virtual models of historical tapial 1 walls in Seville (Spain).Benavides López, J.A., & Barrera Vera, J A. 2020. Evaluación de los Sistemas de Mapeo Móvil (MMS) en la documentación gráfica del tholo de El Romeral (Conjunto Arqueológico Dólmenes de Antequera). Arqueología de la Arquitectura, vol. 17, e095. https://doi.org/10.3989/arq.arqt.2020.004Cabeza Méndez, J.M. 1993. Restauración de las murallas de Sevilla. Arquitectura y Ciudad II y III: Seminarios celebrados en Melilla, los días 25, 26 y 27 de septiembre de 1990 y los días 24, 25 y 26 de septiembre de 1991, pp. 341-348.Cabrera-Revuelta, E., & Molero-Alonso, B. 2016. Fotogrametría terrestre. Trabajos previos a la toma de datos. EGE Revista de Expresión Gráfica en la Edificación, no. 9, pp. 33-44. https://doi.org/10.4995/ege.2016.12458Cabrera-Revuelta, E., Chávez, M.J., Barrera-Vera, J.A., Fernández-Rodríguez, Y., & Caballero Sánchez, M. 2021. Optimization of laser scanner positioning networks for architectural surveys through the design of genetic algorithms. Measurement, vol. 174, 108898. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.108898Calama, J.M., & Canivell, J. 2006. Análisis patológico de los paramentos de la muralla almohade de Sevilla (tramo comprendido entre la Puerta de la Macarena y el Jardín del Valle). V SIACOT. I SAACT. Construir con Tierra. Ayer y Hoy. Libro de Resúmenes. 14-17 june 2006, Mendoza, Argentina, pp. 117-118.Canivell, Jacinto et al. 2020. "A Methodological Framework for the Preventive Conservation of Historic Walls Located in Urban Contexts. Spatial Data Standards for the Medieval Wall of Seville (Spain): The Case of the Macarena Sector." Ge-Conservacion 18(1): 44-55. https://doi.org/10.37558/gec.v18i1.762Canivell, J., Jaramillo-Morilla, A., Mascort-Albea, E.J., & Romero-Hernández, R. 2019. Metodología de evaluación y monitorización del patrimonio basado en la gestión cartográfica digital. La muralla de Sevilla. In M.D. Sivo, D. Ladiana (Ed.), Le Mura Urbane Crollano: Conservazione e Manutenzione Programmata Della Cinta Muraria Dei Centri Storici: Atti del Seminario Internazionale.(pp. 119-135). Pisa: Pisa University Press. https://hdl.handle.net/11441/88061Canivell, J., Mascort-Albea, E.J., Cabrera-Revuelta, E., Romero-Hernández, R., Jaramillo-Morilla, A., & Serrano-Chacón, Á. 2020. A methodological framework for the preventive conservation of historic walls located in urban contexts. Spatial data standards for the medieval wall of Seville (Spain): the case of the Macarena sector. Ge-Conservacion, vol. 18, no. 1, pp. 44-55. https://doi.org/10.37558/gec.v18i1.762Chiabrando, F., Colucci, E., Lingua, A., Matrone, F., Noardo, F., & Spanòa, A. 2018. A European Interoperable Database (EID) to increase resilience of cultural heritage. International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. 42, no. 3/W4, pp. 151-158. https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-3-W4-151-2018Henriques, F., Bailão, A., Rocha, J., & Costa, J. 2020. Restoration of an 18th century frame: 3D modelling, printing and matching color of decorative flowers elements. Ge-Conservacion, vol. 18, no. 1, pp. 313-322. https://doi.org/10.37558/gec.v18i1.854Hidalgo-Sánchez, F.M. 2018. Interoperatividad entre SIG y BIM aplicada al patrimonio arquitectónico, exploración de posibilidades mediante la realización de un modelo digitalizado de la Antigua Iglesia de Santa Lucía y posterior análisis. Final Degree Work. Universidad de Sevilla, Sevilla. https://hdl.handle.net/11441/79394Jiménez-Maqueda, D., & Pérez-Quesada, P. 2012. La muralla huérfana. A vueltas con el último recinto amurallado de Madnat Išblia. Romula, no. 11, pp. 273-347. López-Martínez, F.J. 1999. Tapias y tapiales. Loggia: Arquitectura y Restauración, no. 8, pp. 74-89. https://doi.org/10.4995/loggia.1999.5288Martín-del-Río, J.J., Alejandre, F.J., Blasco-López, F.J., & Márquez-Martínez, G. 2008. Hormigones de cal islámicos: altas resistencias en los tapiales del sector oriental de la Muralla de Sevilla (España). Actas de IX CICOP 2008. Congreso Internacional de Rehabilitación del Patrimonio Arquitectónico y Edificación. Patrimonio Construido e Innovación., Sevilla, vol. I, pp. 81-86.Masciotta, M.G., Morais, M.J., Ramos, L.F., Oliveira, D.V, Sánchez-Aparicio, L.J., & González-Aguilera, D. 2019. A Digital-based Integrated Methodology for the Preventive Conservation of Cultural Heritage: The Experience of HeritageCare Project. International Journal of Architectural Heritage, pp. 1-20. https://doi.org/10.1080/15583058.2019.1668985Mascort-Albea, E.J., Jaramillo-Morilla, A., Romero-Hernández, R., & Hidalgo-Sánchez, F.M. 2020. BIM-GIS interoperability applied to architectonic heritage: 2D and 3D digital models for the study of the ancient church of Santa Lucía in Seville (Spain). Science and Digital Technology for Cultural Heritage: Interdisciplinary Approach to Diagnosis, Vulberability, Risk Assessment and Graphic Information Models, CRC Press. pp. 31-35. https://doi.org/10.1201/9780429345470-5Merchán, M.J., & Pérez, E. 2020. Conservation to overcome oblivion. New methods for the survival of lost heritage memory. Ge-Conservacion, no. 17, pp. 160-170. https://doi.org/10.37558/gec.v17i1.753Piaia, E., Maietti, F., Di Giulio, R., Schippers-Trifan, O., Van Delft, A., Bruinenberg, S., & Olivadese, R. 2020. BIM-based cultural heritage asset management tool. Innovative solution to orient the preservation and valorization of historic buildings. International Journal of Architectural Heritage, pp. 1-24. https://doi.org/10.1080/15583058.2020.1734686Pierdicca, R. 2018. Mapping Chimu's settlements for conservation purposes using UAV and close range photogrammetry. The virtual reconstruction of Palacio Tschudi, Chan Chan, Peru. Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage, vol. 8, pp. 27-34. https://doi.org/10.1016/j.daach.2017.11.004Quattrini, R., Pierdicca, R., Paolanti, M., Clini, P., Nespeca, R., & Frontoni, E. 2020. Digital interaction with 3D archaeological artefacts: evaluating user's behaviours at different representation scales. Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage, vol. 18, e00148. https://doi.org/10.1016/j.daach.2020.e00148Rubio, J.M., Martín, J.J.F., & Alonso, J.I.S.J. 2018. Implementation of 3D scanner and digital photogrammetry in the documentation process of la Merced Church, Panama. EGA Revista de Expresion Grafica Arquitectonica, vol. 23, no. 32, pp. 208-219. https://doi.org/10.4995/ega.2018.9811Sequenzia, G., Fatuzzo, G., & Oliveri, S.M. 2021. A computer-based method to reproduce and analyse ancient series-produced moulded artefacts. Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage, vol. 20, e00174. https://doi.org/10.1016/j.daach.2021.e0017

Redefinición territorial pos COVID-19: resiliencia frente a riesgos y desequilibrios en los modelos urbano-rurales

La presente Tribuna reflexiona sobre los efectos de la alteración de los ecosistemas y la biodiversidad en el incremento de problemáticas sanitarias y ambientales relacionadas, según evidencia la crisis mundial por la covid-19. La generalización de modelos urbanos densamente poblados y en creciente expansión ha propiciado la contaminación ambiental, así como el incremento del riesgo frente a enfermedades e inundaciones. Igualmente, la industrialización de la cadena alimenticia ha favorecido la aparición de enfermedades como diabetes, así como de patógenos que provocan enfermedades infecciosas. Con la globalización, estas últimas se han transmitido rápidamente desde zonas rurales a poblaciones urbanas, en una acelerada expansión. Consecuentemente, se llama a una redefinición de las relaciones campo-ciudad en clave biorregional, y desde una aproximación socio-ecológica, para mantener y restaurar la estructura ecológica de soporte. Con ello se podría fortalecer la resiliencia territorial, a través de una configuración modular, flexible y policéntricaThe present Tribune reflects on the effects of the alteration of ecosystems and biodiversity on the increase of related health and environmental problems, as evidenced by the global crisis caused by covid-19. The generalization of densely populated and increasingly expanding urban models has led to environmental pollution and an increased risk of disease and flooding. Similarly, the industrialization of the food chain has favored the appearance of diseases such as diabetes and pathogens that cause infectious diseases. With globalization, the latter has been rapidly transmitted from rural areas to urban populations, allowing rapid expansion. Consequently, there is a call for a redefinition of the countryside-city relationship from a bioregional perspective and from a socio-ecological approach to maintain and restore the ecological support structure. This could strengthen territorial resilience through a modular, flexible, and polycentric configuration

Transiciones necesarias hacia entornos metropolitanos resilientes a través de la biorregión

Climate change as well as the loss of ecosystems and biodiversity are among the main consequences of the socio-ecological imbalance that has been occurring in the Anthropocene. Its harmful influences are evident at the global level, among others, in the loss of ecosystem services and in the deterioration of human health. Faced with a dramatic scenario that threatens many of the metropolises that were previously perceived as safe spaces with little vulnerability, a paradigm shift in territorial planning based on resilient strategies is advocated. Based on the concept of bioregion, we are committed to the development of comprehensive proposals that foster the creation of a space of vital security in which the systems established in the metropolises can stimulate a necessary eco-social transition. Through the standardized proposal of bioregional areas, resilience principles based on social welfare, environmental justice, metabolic balance, and regeneration of their heritage system must prevail.El cambio climático, así como la pérdida de ecosistemas y de biodiversidad, constituyen unas de las principales consecuencias del desequilibrio socio-ecológico que se viene produciendo en el Antropoceno. Sus nocivas influencias resultan evidentes a nivel global, entre otras, en la pérdida de servicios ecosistémicos y en el deterioro de la salud humana. Ante un escenario dramático que amenaza a muchas de las metrópolis que antes se percibían como espacios seguros y de poca vulnerabilidad, se aboga por un cambio de paradigma en la planificación territorial que se fundamente en estrategias resilientes. Partiendo del concepto de biorregión, se apuesta por el desarrollo de propuestas integrales que potencien la creación de un espacio de seguridad vital en el que los sistemas instaurados en las metrópolis sean capaces de impulsar una necesaria transición eco-social. A través de la propuesta normalizada de ámbitos biorregionales, deben prevalecer unos principios de resiliencia basados en el bienestar social, la justicia ambiental y el equilibrio metabólico, así como en la preservación y regeneración de su sistema patrimonial

Diagnosis y rehabilitación de edificios siniestrados mediante técnicas de monitorización. Aplicación de sistemas de hardware y software libres

Uno de los sistemas para cuantificar la rigidez estructural de un edificio, antes y después de un siniestro, se basa en la medición de su frecuencia natural de vibración en condiciones ambientales. Los acelerómetros instalados en edificios permiten el registro tridimensional de sus aceleraciones y la transmisión de dichos datos a un equipo de control que proporciona la frecuencia fundamental y su intensidad. Se describe el desarrollo de un sistema multi-parámetrico para monitorizar edificios existentes, permitiendo el acceso remoto y la conexión de varios módulos entre sí. El empleo del hardware libre, Arduino, aporta gran flexibilidad de componentes y fácil manejo. Esto proporciona, a un bajo coste, toda la información requerida de los movimientos del propio edificio, también controlados mediante dispositivos DGPS, proporcionándonos precisiones de centímetros, con gran estabilidad y bajo consumo energético. Algunas de las principales causas de siniestros para los que puede servir la monitorización son los deslizamientos del terreno y los terremotos.Agencia para a EnergiaCinFase estudios e projectos s,aREBAURocaSchmitt + Sohn ElevadoresSTBstapOMEGU. PortoFC

Transiciones necesarias hacia entornos metropolitanos resilientes a través de la biorregión

El cambio climático, así como la pérdida de ecosistemas y de biodiversidad, constituyen unas de las principales consecuencias del desequilibrio socio-ecológico que se viene produciendo en el Antropoceno. Sus nocivas influencias resultan evidentes a nivel global, entre otras, en la pérdida de servicios ecosistémicos y en el deterioro de la salud humana. Ante un escenario dramático que amenaza a muchas de las metrópolis que antes se percibían como espacios seguros y de poca vulnerabilidad, se aboga por un cambio de paradigma en la planificación territorial que se fundamente en estrategias resilientes. Partiendo del concepto de biorregión, se apuesta por el desarrollo de propuestas integrales que potencien la creación de un espacio de seguridad vital en el que los sistemas instaurados en las metrópolis sean capaces de impulsar una necesaria transición eco-social. A través de la propuesta normalizada de ámbitos biorregionales, deben prevalecer unos principios de resiliencia basados en el bienestar social, la justicia ambiental y el equilibrio metabólico, así como en la preservación y regeneración de su sistema patrimonial