Reconocimiento de patrones para la estimación de características por medio de técnicas no lineales

Las aplicaciones de procesamiento de datos tradicionales son inadecuadas para el manejo de una cantidad elevada de datos. Para lograr una eficiente manipulación y extracción de características o muestras que representa la información, es necesario conocer aspectos como la captación y tratamiento de datos. En este documento se depuró una base de datos correspondiente al comportamiento del consumo de energía eléctrica en una carga residencial. La depuración y análisis estadístico de las muestras se realizó por medio del análisis de componentes principales. El entrenamiento del conjunto de datos de menor dimensión a la base de datos original se hizo por medio de las técnicas de máquina de soporte vectorial y redes neuronales artificiales. Finalmente, se presenta una propuesta de análisis de muestras que se encuentren o no dentro de los límites de operación por medio de la actualización de patrones dinámicos para la validación no supervisada de nuevas muestras.Traditional data processing applications are unsuitable for handling large amounts of data. To achieve an efficient manipulation and extraction of characteristics or samples that the information represents, it is necessary to know aspects such as data collection and treatment. In this document, a database corresponding to the behavior of electrical energy consumption in a residential load was refined. The debugging and statistical analysis of the samples were carried out using the principal component analysis. The training of the smallest data set to the original database was made using vector support machine techniques and artificial neural networks. Finally, a proposal is presented for the analysis of samples that are within the operating limits or not using updating dynamic patterns for the unsupervised validation of new samples

Síntesis y caracterización de un sistema de recubrimientos nanoestructurados de W/WCN por la técnica de arco pulsado

Durante los últimos años el carbonitruro de tungsteno ha sido estudiado para aplicaciones industriales principalmente como barrera de difusión sobre cobre para microcircuitos electrónicos, este material puede ser muy prometedor para aplicaciones en la industria metalmecánica por sus excelentes propiedades físicas químicas y tribológicas, siendo de gran importancia la investigación en la producción de estas películas en reactores y por técnicas que se puedan escalar a nivel industrial. En este trabajo se planteo la producción de un sistema de recubrimiento en bicapa de W/WCN, donde la capa de W ayuda a mejorar la adherencia y el desempeño de la capa de WCN, para depositar estas películas se utilizo un sistema semi-industrial de deposición física de vapor asistida por plasma de arco pulsado, depositando primero las monocapas de W y de WCN sobre acero AISI 304 para encontrar las condiciones de formación de las películas y estudiar la descarga de esta ultima por medio de espectroscopia de emisión óptica (OES) para posteriormente depositarlas en bicapa sobre pastillas de buril de acero rápido (AISI M2 o M2) a esta ultima capa se le vario la temperatura de deposición desde temperatura ambiente hasta 200 ºC cada 50 ºC. Los recubrimientos se caracterizaron por difracción de rayos X (XRD), microscopia de barrido electrónico (SEM), microscopia de transmisión electrónica (TEM), espectroscopia de energía dispersiva (EDS), microcopia de fuerza atómica (AFM), nanoindentación, pin on disk, perfilometría, prueba de rayado, espectroscopía Raman y infrarroja por trasformada de Fourier (FT-IR). Las técnicas de caracterización utilizadas en este trabajo permitieron la caracterización química, estructural y morfológica de las películas además de determinar propiedades mecánicas y tribológicas de las mismas./ Abstract. In the last years, tungsten carbonitride (WCN) has been studied for industrial applications mainly as diffusion barrier of copper for electronic circuits; this material can be very promising for applications in mechanical industry due to its outstanding physical, chemical and tribological properties, been of highly importance in the research of production of films with this material in reactors and by techniques scalable to industrial level. In this work, the production of bilayer coatings systems of W/WCN, where the W layer helps in the adherence improvement and the behavior of WCN part, is made. For deposition of the films, pulsed arc semi-industrial plasma assisted physical vapor deposition (PAPVD) system was used, first growing the monolayers of W and WCN independently in AISI 304 steel in order to find the formation condition of the material and to study the discharges by optical emission spectroscopy (OES) and then deposit the bilayers (W/WCN) on AISI M2. Substrate temperature of the films on M2 during deposition was varied to 200°C with steps of 50°C. Coatings were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), atomic force microscopy (AFM), nanoindentation, pin on disk, profilometry, scratch, Raman spectroscopy, Fouerier transform infra-red spectroscopy (FTIR) and transmission electron microscopy (TEM). The characterization techniques used in this work allowed chemical, structural, and morphological analysis of the films in order to elucidate its mechanical and tribological properties.Doctorad

Análisis de elementos finitos de un sistema de evaporación para sintetizar películas delgadas de kesterita

Currently, there is an interest within the scientific community in thin-film solar cells with a Kesterite (Cu2ZnSnS4) type absorber layer, since they report a theoretical efficiency greater than 32 %. The synthesis of Kesterites by evaporation has allowed for efficiencies at the laboratory level of 11.6 %. Although these are good results, the design of the evaporation chamber and the distribution of the electrodes is essential to control synthesis parameters and evaporate each precursor in the corresponding stage. This project seeks to design an evaporation chamber that can achieve a vacuum of 10-5 mbar, increase the deposition surface and avoid each precursor evaporation in a non-corresponding stage. This last objective was studied using Comsol multiphysics R. (licensed product) software, with the adequate disposition of metallic precursors (zinc, copper, and tin) determined by analyzing heat distribution. It was concluded that the lower the evaporation temperature of the precursor, the smaller the height of the copper electrode in the system. This is because, with a lower height the concentration of heat in the container is lower.Actualmente, existe un interés dentro de la comunidad científica por las células solares de película delgada con una capa absorbente de kesterita (Cu2ZnSnS4), debido a que tienen una eficiencia teórica de más del 32 %. La síntesis de kesteritas por evaporación ha permitido un nivel de eficiencia en el laboratorio del 11,6 %. Si bien estos son buenos resultados, el diseño de la cámara de evaporación y la distribución de electrodos son esenciales para controlar los parámetros de síntesis y evaporar cada precursor en la etapa correspondiente. Este proyecto busca diseñar una cámara de evaporación que pueda alcanzar un vacío de 10-5 mbar, aumentar la deposición de superficies e impedir la evaporación de cada precursor en una etapa distinta a la correspondiente. Este último objetivo fue estudiado usando el programa Comsol multiphysics R (producto licenciado), con la adecuada disposición de precursores metálicos (zinc, cobre y estaño) determinada por el análisis de distribución de calor. Se concluye que cuanto más baja sea la temperatura de evaporación del precursor, menor será la altura del electrodo de cobre en el sistema. Esto ocurre debido a que con una altura menor la concentración de calor en el contenedor es menor. Este artículo es derivado de una investigación y fue financiado por la Universidad Distrital de Santander

Sistema de tratamiento, recirculación y filtración de agua para estanque de pruebas laboratorio de simulación, modelamiento y prototipos Parque I

El proyecto está dirigido a optimizar la utilización del recurso hídrico en los laboratorios, disminuyendo no solo él impacto ambiental presentado como consecuencia del remplazo constante del contenido de los estanques en donde se utiliza agua para realizar las respectivas pruebas a todo tipo de prototipos, sino también la proliferación de olores y plagas, producto de la estanqueidad del agua dentro de los diferentes contenedores. Esto se harían a través de un sistema de recirculación, filtrado y dosificador de cloro, que llevara a que el agua conserve en todo momento las cualidades de turbiedad, cloro y pH ideales para la reutilización indefinida del mismo contenido de los estanques, sin riesgo para los estudiantes que entren en contacto con él. Además, les permitirá tomar datos importantes como: Cloro y PH desde un kit básico y caudal para determinar velocidad del agua dentro del estanque mejorando el escenario para la simulación de prototipos.Ingeniero de Telecomunicacionespregrad

Solución de la ecuación de flujo de tráfico usando el método de elementos finitos

En este documento estudiaremos y resolveremos la ecuación diferencial parcial no lineal, con condiciones iniciales de entrada de vehículos   que sirve para modelar la dinámica del flujo de tráfico. Para encontrar una solución numérica de la dinámica que gobierna el comportamiento del flujo de tráfico, se usó el Método de Elementos Finitos en una dimensión espacial. De acuerdo con la dinámica temporal se desarrollaron simulaciones para conocer el flujo en términos del tiempo. La solución numérica resulta interesante para la predicción de la cantidad de vehículos a la entrada de una vía de alto flujo. Se enuncian algunos teoremas que garantizan la existencia de la solución y la unicidad viene dada por las condiciones de contorno

Estimación de variables de estado (LA y LC) en sistemas de control

In this article, the formulation for the estimation of state variables in closed loop and open loop in a control system was initially presented; Next, the advantages and disadvantages that could arise when implementing either of the two models were shown and explained. Finally, as an application, the case of a hydraulic system was studied with which it is concluded on the importance of estimating the state variables of a system that it is desired to control.En este artículo inicialmente se presentó la formulación para la estimación de variables de estado en lazo cerrado y lazo abierto en un sistema de control; a continuación, se mostraron y explicaron cuáles son las ventajas y desventajas que podrían presentarse al implementar alguno de los dos modelos. Finalmente, como aplicación, se estudió el caso de un sistema hidráulico con el cual se concluye sobre la importancia de realizar estimación sobre las variables de estado de un sistema que se desea controlar

Deposición de láser pulsado de hidroxiapatita en Ti-6Al-4V producido por manufactura aditiva

In this work, the mechanical properties, chemical composition, and surface morphology of hydroxyapatite coatings deposited by pulsed laser deposition on Ti6Al4V substrates manufactured by electron beam melting, varying the deposition energy, were studied. The microindentation and indentation tests carried out following the ASTM E384-17 standard allowed to obtain average hardness and microhardness values. Scanning electron microscopy was used to evaluate the substrate coating properties, thus, obtaining average grain size values of the hydroxyapatite coating. Chemical composition resulted from energy-dispersive X-ray spectroscopy analysis. Important characteristics that indicate the incidence of deposition parameters regarding the mechanical and morphological properties of the biocompatible coating on parts produced by additive manufacturing for use in bone implants were evaluated

Design of controller H ∞ with unstructured uncertainty, for a boost DC - DC converter

This paper proposes a desing of a boost-type DC-DC converter, based on a state space model and calculation of a controller with multiplicative unstructured uncertainty. Performance of the converter at low frequencies was analyzed; as well, weight of the weighting function was adjusted, to reduce noise at certain frequencies. Results of system simulation, in open loop and closed loop, demostrate that the designed controller allows modifying cutoff frequency, through the variation of weighting functions. It is concluded that this technique optimizes dynamics behavior of the system.En este trabajo se presenta la formulación de un convertidor DC-DC tipo elevador (boost), a partir de un modelo de espacio de estados y el cálculo de un controlador con incertidumbre no estructurada multiplicativa. Se analizó el rendimiento del convertidor a bajas frecuencias, ajustando el peso de la función de ponderación, con el fin de reducir el ruido a determinadas frecuencias. Los resultados de la simulación del sistema, en lazo abierto y lazo cerrado, muestran que el controlador diseñado permite modificar la frecuencia de corte, a través de la variación de las funciones de ponderación y de esta manera, mejorar los comportamientos dinámicos del sistema

Optimal state estimator in discrete time

Se realizó un estudio de estimación de estados sobre modelos con ruido en sistemas de control considerando el diseño del observador y la realimentación de estados. Para esto, se consideró el ruido sobre el modelo de espacio de estados del sistema y se realizó el diseño del mejor observador posible, es decir, el que mejor rechaza el efecto del ruido. Estos observadores suelen llamarse estimadores; en este trabajo se desarrolló un estimador conocido como el filtro de Kalman.A study of state estimation was performed on models with noise in control systems considering the observer design and the state feedback. For this purpose, noise on the state space model of the system was considered, and the best possible observer was designed: that is to say, the one that better rejects the noise effect. These observers are usually called estimators. In this work an estimator known as the Kalman filter was developed

Módulo didáctico sobre el manejo estadístico de datos para estudiantes de laboratorio de física I

El cambio de paradigma de enseñar por competencias ha llevado al desarrollo de diferentes capacidades. La UIS ha adoptado una estrategia académica para mejorar las competencias investigativas. Con este propósito se implementó un módulo didáctico que ayude a mejorar el manejo e interpretación de datos de laboratorio