Generación de trayectorias para un robot móvil empleando redes neuronales

En este artículo se presenta una metodología de navegación de robots móviles en ambientes estructurados, utilizando Redes Neuronales Artificiales del tipo propagación hacia atras. Para la generación de la trayectoria optima se realiza la clasificación de superficies típicas de ambientes de robótica móvil, utilizando la base de datos obtenida de un anillo de sensores ultrasónicos. Se diseña las interfaces graficas, tanto para generar las bases de datos de las superficies, como para generar la trayectoria optima que le permita al robot desplazarse de un punto inicial a un punto final llamado objetivo.In this paper a methodology for navigation of a mobile robot in structured environments is presented. This methodology uses backpropagation neural network- to generate the optimal trajectory based of previously classification of typical surfaces of robotics environments. For the classification to use a database obtained from a ring of ultrasonic sensors. The graphical interfaces is designed, both to generate databases of surfaces, such as to generate the optimal trajectory that allows the robot to move from a starting point to goal point

Implementación de comportamientos para navegación inteligente de robots móviles

En este artículo se implementa un sistema de control para la navegación reactiva de un robot móvil en ambientes dinámicos, basado en comportamientos difusos. Un anillo de sensores ultrasónicos es utilizado para detectar los obstáculos del entorno por donde se desplaza el robot. El controlador difuso se compone de cuatro comportamientos básicos y su respectivo conjunto de reglas, dichos comportamientos son: navegar por pasillo, seguir pared, alcanzar objetivo y evitar obstáculos. Los algoritmos implementados para cada comportamiento utilizan funciones de pertenencia del tipo triangular. El control desarrollado se simuló e implementó en la plataforma móvil P-METIN, construida por el grupo GIROPS. Los resultados obtenidos son satisfactorios para navegación en ambientes dinámicos

Metodología para la selección de tecnologías en proyectos de energización rural

El presente artículo propone una búsqueda y análisis de los criterios más relevantes para la elección de un tipo de recurso primario de energía en un proyecto de energización rural. Se establecieron aspectos técnicos, económicos, sociopolíticos y ambientales con el fin de considerar toda la información que permita elegir la mejor alternativa de generación para una zona no interconectada que garantice el desarrollo sostenible. Con estos aspectos se identificaron las diferentes barreras que han tenido las tecnologías renovables para penetrar en el sector eléctrico de Colombia; con base en estas, se establecieron los criterios para tener en cuenta en la implementación de un método multicriterio que permita disminuir la subjetividad a la hora de la elección. Se recolectó información acerca de los métodos multicriterio más utilizados para la toma de decisiones en proyectos energéticos; se estudiaron los métodos ELECTRE, PROMETHEE, AHP, MAUT, TOPSIS y VIKOR. Para la elección del método a utilizar se definieron aspectos como la complejidad, antecedentes, nivel de subjetividad, aplicación y flexibilidad de los métodos; como resultado, el método analítico jerárquico (AHP) fue una de las mejores opciones. Una vez escogido el método, se realizó una validación a partir de un caso de estudio en el resguardo indígena Calle Santa Rosa, en Timbiquí (Cauca), donde, a partir de los criterios establecidos y la implementación del método multicriterio AHP, se logró identificar que la mejor solución energética es la energía solar fotovoltaica, seguida de la biomasa.This paper proposes a search and analysis of the most relevant criteria for choosing a type of primary energy resource, where technical, economic, socio-political and environmental aspects were established in order to consider all the information that allows choosing the best generation alternative for a non-interconnected area that guarantees sustainable development. With these aspects, the different barriers that renewable technologies have had to penetrate the Colombian electricity sector were identified and, based on these barriers, the criteria to be taken into account to implement a multi-criteria method to reduce subjectivity at the time of the election were established. Information was collected about the most used multicriteria methods for decision making in energy projects, where the ELECTRE, PROMETHEE, AHP, MAUT, TOPSIS and VIKOR methods were studied in order to choose the best one for decision making in this sector. In order to choose the method to be used, aspects such as complexity, background, level of subjectivity, application and flexibility of the methods were defined, resulting in the analytical hierarchical method (AHP) as one of the best options. Once the method was chosen, a validation was carried out based on a case study in the indigenous reservation Calle Santa Rosa, in Timbiquí (Cauca), where based on the established criteria and the implementation of the AHP multicriteria method, it was possible to identify that the best energy solution is photovoltaic solar energy followed by biomass energy

Utilización de un método algorítmico y un sistema neurodifuso para localización de fallas en sistemas de distribución radiales

En este artículo se presenta una técnica para localización de fallas en sistemas de distribución. Se emplean dos metodologías: la primera considera el conocimiento de expertos y la segtll1da se basa en características de red, como configuración, cantidad de medidores disponibles, tipo de cargas, etc. Con las señales de tensión y corriente obtenidas de simulaciones en la subestación se hallan algunos parámetros que se denominan descriptores. Al final, con un alto nivel de precisión, se obtiene el lugar de ocurrencia de la falla. Dada la utilización de señales obtenidas en la subestación, la metodología propuesta puede ser implementada si se realizan algunos ajustes a los sistemas actuales, en especial la ubicación de medidores a lo largo de los conductores

Strategy for the implementation of hierarchical control in microgrids

[EN] Microgrids are essential as these allow the local integration of generation units based on renewable sources, storage systems and users of electrical energy. However, for a proper operation, microgrid control is a fundamental aspect, which is why this paper proposes, in a didactic way, a simple implementation strategy for those cases where the mathematical description or model of the system is not available. The paper s contribution consists of the proposal of a detailed strategy for the design of the hierarchical control for voltage source converters based on fuzzy mathematics, which considers the microgrid operation as islanded or connected to the main network. The proposed implementation and the analysis of the obtained results show that the proposed hierarchical control strategy has satisfactory performance. Furthermore, this design structure is scalable, robust, applicable in linear or nonlinear systems, and rapidly implementable in physical systems.[ES] Las microrredes son fundamentales ya que permiten la integración local de unidades de generación basadas en fuentes renovables, sistemas de almacenamiento y usuarios de energía eléctrica. Sin embargo, para un correcto funcionamiento, el control de la microrred es un aspecto fundamental, por lo que en este trabajo se propone, de forma didáctica, una estrategia de implementación sencilla para aquellos casos en los que no se disponga de la descripción matemática o modelo del sistema. El aporte del trabajo consiste en la propuesta de una estrategia detallada para el diseño del control jerárquico de convertidores de fuente de tensión basada en matemática difusa, que considera el funcionamiento de la microrred como aislada o conectada a la red principal. La implementación propuesta y el análisis de los resultados obtenidos muestran que la estrategia de control jerárquico propuesta tiene un desempeño satisfactorio. Además, esta estructura de diseño es escalable, robusta, aplicable en sistemas lineales o no lineales y rápidamente implementable en sistemas físicos.Este artículo es un resultado parcial de los proyectos asociados a los contratos FP44842-031-2018 y 80740-774-2020, financiados por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Colombiano (Minciencias) y desarrollado por el grupo de investigación ICE3 de la Universidad Tecnológica de Pereira (UTP).Castro, L.; Bueno-López, M.; Mora-Flórez, J. (2022). Estrategia para la implementación del control jerárquico en microrredes. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 19(3):254-264. https://doi.org/10.4995/riai.2022.15741OJS25426419

Sistemas de gestión de energía para microrredes: evolución y desafíos en el marco de la transición energética

Context: Microgrids have been gaining space and credibility in terms of research and real applications. Technological maturity and new regulations have allowed these types of systems to position themselves as a real alternative to increase the coverage of the energy service and improve its quality. One of the biggest challenges of microgrids is the management of resources and their synchronization with conventional grids. In order to overcome the inconvenience of synchronizing and managing the components of a microgrid, research on management systems has been conducted, which usually consist of a set of modules and control strategies that manage the available resources. However, these studies have not reached unanimity on the best method to perform these tasks, which is why it is necessary to perform a systematic collection of information and clearly define the state of research in energy systems management for this type of network. Method: Based on the above, a systematic mapping was carried out in this article, wherein a significant number of papers that have contributed to this area were compiled. Taxonomies were generated based on the nature of the variables collected. These variables correspond to the data or information that enters and/or leaves the microgrid management system, such as meteorological variables, power, priority loads, intelligent loads, economic, operating states, and binary outputs. Conclusions: It was observed that, despite the advances in studying different techniques and strategies microgird control and management, other factors that may affect performance have not been covered in a relevant way, such as the nature of variables and microgrid topology, among others.     Contexto: Las microrredes eléctricas han venido ganando espacio y credibilidad a nivel de investigación y aplicaciones reales. La madurez tecnológica y las nuevas regulaciones han permitido que este tipo de sistemas se posicionen como una alternativa real para aumentar la cobertura del servicio de energía y mejorar su calidad. Uno de los mayores retos de las microrredes es la gestión de los recursos y su sincronización con la red convencional. Con el fin de superar el inconveniente de sincronizar y gestionar los componentes de la microrred, se ha investigado sobre sistemas de gestión, los cuales normalmente consisten en un conjunto de módulos y estrategias de control que administran los recursos disponibles. Sin embargo, estas investigaciones no han llegado a una unanimidad sobre el mejor método para realizar estas tareas, por lo cual se hace necesario realizar una recopilación sistemática de información y definir claramente el estado de la investigación en gestión de sistemas de energía para este tipo de redes. Método: Con base en lo anterior, en este artículo se realizó un mapeo sistemático, donde se recopiló un importante número de artículos que han aportado a este campo. Se generaron taxonomías basadas en la naturaleza de las variables que se recopilaron. Dichas variables corresponden a los datos o información que entran y/o salen del sistema de gestión de la microrred, tales como variables meteorológicas, potencia, cargas prioritarias, cargas inteligentes, económicas, estados de operación y salidas binarias. Conclusiones: Se observa que, a pesar de los avances en el estudio de las diferentes técnicas y estrategias de control y gestión de microrredes, no se han cubierto de forma relevante otros factores que pueden afectar al rendimiento, como la naturaleza de las variables y la topología de la microrred, entre otros

Implementación de un controlador de posición y movimiento de un robot móvil diferencial

Context: Mobile robotics remains being an area of constant updating, which seeks to have applications to improve the life quality of human beings. Therefore, the paper presented a novel design of a position and move controller to a differential mobile robot using artificial neural networks, which aims is to bring a real applications in different fields.Method: The proposal is based on a PID controller, which has been tuned using a neural network and requires knowledge of the kinematic model of the robot.Results: The simulations show the efficiency of the control position for following paths, in this case for tracking straight and curved paths. The graphical interface allows adjusting the gains easily and verifies the trajectory tracking online.Conclusions: From the results we can conclude that the proposed strategy is easy to implement since the required information is generally deliver by mobile robot sensors. Finally, tuning PID controller with the neural network allows obtaining a correct performance for trajectory tracking.Contexto: La robótica móvil continúa siendo un área de constante actualización, donde se busca tener aplicaciones que permitan mejorar la calidad de vida de los seres humanos. Con base en lo anterior, en este artículo se presenta un novedoso diseño de un controlador de posición y movimiento para un robot móvil diferencial, utilizando redes neuronales artificiales y cuyo fin es llevarlo a aplicaciones reales en diferentes campos de acción.Método: La propuesta presentada está basada en un controlador PID, el cual ha sido sintonizado con una red neuronal y requiere conocer el modelo cinemático del robot.Resultados: Las simulaciones muestran la eficiencia del control de posición para el seguimiento de caminos explícitos, en este caso para el seguimiento de trayectorias rectilíneas y curvilíneas. La interfaz gráfica presentada permite ajustar las ganancias con facilidad y verificar el seguimiento de la trayectoria en línea.Conclusiones: De los resultados obtenidos se puede concluir que la estrategia propuesta es de fácil implementación ya que se requiere información que de manera general entregan los sensores de un robot móvil. Finalmente la sintonización realizada del controlador PID con la red neuronal permite obtener un correcto desempeño para seguimiento de trayectorias.

Implementación de un controlador de posición y movimiento de un robot móvil diferencial

Context: Mobile robotics remains being an area of constant updating, which seeks to have applications to improve the life quality of human beings. Therefore, the paper presented a novel design of a position and move controller to a differential mobile robot using artificial neural networks, which aims is to bring a real applications in different fields.Method: The proposal is based on a PID controller, which has been tuned using a neural network and requires knowledge of the kinematic model of the robot.Results: The simulations show the efficiency of the control position for following paths, in this case for tracking straight and curved paths. The graphical interface allows adjusting the gains easily and verifies the trajectory tracking online.Conclusions: From the results we can conclude that the proposed strategy is easy to implement since the required information is generally deliver by mobile robot sensors. Finally, tuning PID controller with the neural network allows obtaining a correct performance for trajectory tracking.Contexto: La robótica móvil continúa siendo un área de constante actualización, donde se busca tener aplicaciones que permitan mejorar la calidad de vida de los seres humanos. Con base en lo anterior, en este artículo se presenta un novedoso diseño de un controlador de posición y movimiento para un robot móvil diferencial, utilizando redes neuronales artificiales y cuyo fin es llevarlo a aplicaciones reales en diferentes campos de acción.Método: La propuesta presentada está basada en un controlador PID, el cual ha sido sintonizado con una red neuronal y requiere conocer el modelo cinemático del robot.Resultados: Las simulaciones muestran la eficiencia del control de posición para el seguimiento de caminos explícitos, en este caso para el seguimiento de trayectorias rectilíneas y curvilíneas. La interfaz gráfica presentada permite ajustar las ganancias con facilidad y verificar el seguimiento de la trayectoria en línea.Conclusiones: De los resultados obtenidos se puede concluir que la estrategia propuesta es de fácil implementación ya que se requiere información que de manera general entregan los sensores de un robot móvil. Finalmente la sintonización realizada del controlador PID con la red neuronal permite obtener un correcto desempeño para seguimiento de trayectorias.

Control Methods for Single-phase Voltage Supply with VSCs to Feed Nonlinear Loads in Rural Areas

Este artículo aborda el problema de la generación de voltaje sinusoidal en cargas lineales utilizando un inversor de fuente de voltaje (VSI). La estructura port-Hamiltoniana en lazo abierto se utiliza para diseñar un controlador basado en pasividad con ganancias proporcionales-integrales (PI-PBC) con el fin de desarrollar la estrategia de control. La principal ventaja de utilizar controladores basados en pasividad corresponde a la posibilidad de garantizar la estabilidad asintótica transformando el problema de seguimiento de trayectoria en uno de control de regulación. Además del PI-PBC, se emplea un estimador de carga lineal basado en una formulación integral para determinar el valor de la conductancia equivalente en la carga, lo que reduce el número de sensores de corriente. Las validaciones numéricas demuestran que el voltaje sinusoidal proporcionado por el VSI a la carga tiene un error de seguimiento menor a 1 %, con distorsiones armónicas menores a 2.6 %, tanto para voltaje como para corrientes en la carga. Todas las simulaciones se realizaron en MATLAB/Simulink utilizando la biblioteca SimPowerSystems versión 2017 a.This paper addresses the problem of sinusoidal voltage generation in linear loads using a voltage source inverter (VSI). The port-Hamiltonian structure in open-loop is used to design a passivity-based controller with proportional-integral gains (PI-PBC) in order to develop the control strategy. The main advantage of using passivity-based controllers corresponds to the possibility of guaranteeing asymptotic stability by transforming the trajectory tracking problem into a regulation control one. In addition to the PI-PBC, a linear load estimator is employed based on an integral formulation to determine the value of the equivalent conductance in the load, which reduces the number of current sensors. Numerical validations demonstrate that the sinusoidal voltage provided by the VSI to the load has a tracking error lower than 1 %, with harmonic distortions lower than 2.6 %, both for voltage and currents in the load. All the simulations were conducted in MATLAB/Simulink using the SimPowerSystems library version 2017a.Fil: Gil Gonzalez, Walter Julián. Institución Universitaria Pascual Bravo; ColombiaFil: Bocanegra, Sara Yulieth. Universidad Tecnológica de Pereira; ColombiaFil: Serra, Federico Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Investigaciones en Tecnología Química. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Instituto de Investigaciones en Tecnología Química; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ingeniería y Ciencias Agropecuarias. Laboratorio de Control Automático; ArgentinaFil: Bueno López, Maximiliano. Universidad del Cauca; ColombiaFil: Magaldi, Guillermo Luciano. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ingeniería y Ciencias Agropecuarias. Laboratorio de Control Automático; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Investigaciones en Tecnología Química. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Instituto de Investigaciones en Tecnología Química; Argentin

Energy Management Systems for Microgrids: Evolution and Challenges within the Framework of the Energy Transition

Context: Microgrids have been gaining space and credibility in terms of research and real applications. Technological maturity and new regulations have allowed these types of systems to position themselves as a real alternative to increase the coverage of the energy service and improve its quality. One of the biggest challenges of microgrids is the management of resources and their synchronization with conventional grids. In order to overcome the inconvenience of synchronizing and managing the components of a microgrid, research on management systems has been conducted, which usually consist of a set of modules and control strategies that manage the available resources. However, these studies have not reached unanimity on the best method to perform these tasks, which is why it is necessary to perform a systematic collection of information and clearly define the state of research in energy systems management for this type of network. Method: Based on the above, a systematic mapping was carried out in this article, wherein a significant number of papers that have contributed to this area were compiled. Taxonomies were generated based on the nature of the variables collected. These variables correspond to the data or information that enters and/or leaves the microgrid management system, such as meteorological variables, power, priority loads, intelligent loads, economic, operating states, and binary outputs. Conclusions: It was observed that, despite the advances in studying different techniques and strategies microgird control and management, other factors that may affect performance have not been covered in a relevant way, such as the nature of variables and microgrid topology, among others