Eliminación selectiva de armónicos en convertidores pwm continua-alterna mediante la transformada de walsh

La síntesis de tensión alterna a partir de continua mediante la generación de señales de modulación de anchura de pulsos (PWM) representa un método económico y eficaz de realización de dicha transformación, ya que se requieren pocos dispositivos semiconductores que trabajan de una forma más eficiente al hacerlo en conmutación. El inconveniente de estos sistemas es la presencia de armónicos que deben ser cancelados. En esta tesis se estudia la eliminación selectiva de armónicos mediante la transformada de Walsh como una alternativa más eficaz que la eliminación armónica programada. La generación de señales PWM utilizando la técnica de eliminación armónica programada necesita la solución de sistemas de ecuaciones trascendentes no lineales. Normalmente, debido a su elevado tiempo de procesado por necesitar una solución iterativa, estas ecuaciones deben resolverse off-line y los valores correspondientes a los ángulos de conmutación óptimos deben almacenarse en tablas de consulta, o interpolados mediante funciones simples para permitir el funcionamiento on-line. La flexibilidad del sistema es muy limitada, especialmente para aplicaciones que requieren, a la vez, control de amplitud y frecuencia. Una alternativa más eficiente es la utilización de la transformada de Walsh ya que permite el cálculo de los ángulos de conmutación mediante ecuaciones lineales dependientes de la amplitud de la fundamental utilizada como consigna. En esta tesis se realiza, en primer lugar, un estudio exhaustivo sobre la viabilidad del método convencional de Walsh, presentado en la literatura consultada. En ella se expone un método de eliminación selectiva de armónicos con regulación de la amplitud de la fundamental. Todo ello es conseguido mediante unas ecuaciones lineales que permiten el cálculo de los ángulos de conmutación de la señal PWM a partir de la amplitud de fundamental deseada. No obstante, como se demuestra en esta tesis, con este método el máximo valor de rango de variación de la fundamental no supera el 58% y es necesario, además, combinar diferentes conjuntos de soluciones para cubrir dicho rango. Se ha mejorado el método convencional con una nueva forma de especificar los ángulos de conmutación, mediante fracciones de intervalos que producen una simplificación en el método matemático. En segundo lugar, en esta tesis se presenta un nuevo método, denominado avanzado, fruto del ensayo de diferentes alternativas al método convencional que suponían una modificación en la forma de la señal, circunscrita a la definición del ángulo de final del corte, que en el método convencional es fijo y en el nuevo método propuesto es variable. Con el nuevo método el rango de variación se aproxima al 100%. De esta forma, es posible almacenar en el sistema de generación de la señal un solo conjunto de ecuaciones que consigue, con muy bajo coste de procesado, resolver cualquier aplicación de modulación escalar. Otro aspecto estudiado es la influencia de diferentes causas de funcionamiento no ideal sobre la distribución armónica de una onda PWM. Las causas analizadas comprenden: el tiempo muerto, los tiempos de transición de la señal PWM, la imprecisión en el cálculo y el truncamiento de decimales de los ángulos de disparo. Los resultados obtenidos permiten definir el límite real de las prestaciones del convertidor y los requisitos que debe satisfacer su sistema de control. Por último, se ha puesto a punto una planta de pruebas para la comprobación experimental de los métodos estudiados con el propósito de validar los resultados de simulación. A partir de los resultados obtenidos se proponen las reglas de diseño a seguir para implementar el método avanzado. Los resultados de simulación expuestos y los resultados experimentales obtenidos prueban la aplicación generalizada de la nueva metodología propuesta. Por este motivo, las investigaciones debieran considerar cuidadosamente las prometedoras posibilidades de las técnicas basadas en las funciones de Walsh.The synthesis of alternating current (AC) voltage from direct current (DC) voltage by means of pulse width modulation (PWM) waveforms represents an economic and efficient method of making this conversion, since few semiconductor devices are required and they work in a more efficient way when doing it in commutation. However, the main drawback of these systems is the presence of harmonics to be cancelled. It is well known that the generation of PWM signals using the technique of programmed harmonic elimination requires the solution of non-linear transcendental equations systems. Normally, because of its high processing time for needing an iterative solution, these equations must be solved off-line and the values corresponding to the optimal commutation angles have to be stored in look-up tables or interpolated by simple functions to allow the on-line operation. The flexibility of the system is very limited, especially for applications that require simultaneous control of amplitude and frequency. This thesis studies the selective harmonic elimination by means of the Walsh transform as a more efficient alternative to the programmed harmonic elimination, since it permits the calculation of the switching angles by linear equations that depend on the fundamental amplitude, used as a reference. In the first place, this thesis carries out an exhaustive study about the feasibility of the Walsh method presented in the consulted literature, where it is analysed a method of harmonic elimination with regulation of the fundamental amplitude. All this is achieved by means of linear equations that allow the calculation of the PWM signal switching angles from the desired fundamental amplitude. However, as demonstrated in this thesis, by this method the maximum fundamental amplitude range achieved doesn¿t exceed 58% and it is also necessary to combine different equations sets to cover this range. This method, named conventional, has been significantly improved in this thesis with a new way of definition of the switching angles, by means of interval fractions that lead to a simplification of the mathematical calculation. Secondly, this thesis presents a new method, named advanced, as a result of testing different alternatives to the conventional method, based on modifications of the waveform of the signal, restricted to the definition of the angle corresponding to the end of the notch, that is fixed in the conventional method, and variable in the new proposed method. With the new method the amplitude range is close to 100%. Therefore, it is possible to store in the signal generation system a single set of equations that allows solving any scalar modulation application, with a low processing cost. Another studied aspect is the influence of different causes of non ideal behaviour on the harmonic distribution of a PWM waveform. The analyzed causes include: dead-time, transition times, uncertainty calculation and error due to truncation of switching angles digits. The obtained results allow the definition of the real limits of the converter performance and the requirements that has to satisfy its control system. Finally, a test plant has been build for experimental verification of the methods studied in order to validate the simulation results. From the obtained results there are proposed the design rules to follow in order to implement the advanced method. The simulation results shown and the experimental results obtained proof the generalized application of the proposed new methodology. For this reason, researchers should carefully consider the promising potentialities of techniques based on Walsh functions.La síntesi de tensió alterna a partir de contínua mitjançant la generació de senyals de modulació d’amplada de polsos (PWM) representa un mètode econòmic i eficaç de realització d’aquesta transformació, ja que es requereixen pocs dispositius semiconductors que treballen d’una forma més eficient al fer-ho en commutació. L’ inconvenient d’aquests sistemes és la presència d’harmònics que han de ser cancel·lats. En aquesta tesi s’estudia l’eliminació selectiva d’harmònics mitjançant la transformada de Walsh com una alternativa més eficaç que l’eliminació harmònica programada. La generació de senyals PWM utilitzant la tècnica d’eliminació harmònica programada necessita la solució de sistemes d’equacions transcendents no lineals. Normalment, degut al seu elevat temps de processat pot necessitar una solució iterativa, aquestes equacions s’han de resoldre off-line i els valors corresponents als angles de commutació òptims s’han d’emmagatzemar en taules de consulta, o interpolats mitjançant funcions simples per permetre el funcionament online. La flexibilitat del sistema és molt limitada, especialment per a aplicacions que requereixen, a la vegada, control d’amplitud i freqüència. Una alternativa més eficient és la utilització de la transformada de Walsh ja que permet el càlcul dels angles de commutació mitjançant equacions lineals dependents de l’amplitud de la fonamental utilitzada com a consigna. En aquesta tesi es realitza, en primer lloc, un estudi exhaustiu sobre la viabilitat del mètode convencional de Walsh, presentat en la literatura consultada. En ella s’exposa un mètode d’eliminació selectiva d’harmònics amb regulació de l’amplitud de la fonamental. Tot això s’aconsegueix amb unes equacions lineals que permeten el càlcul dels angles de commutació del senyal PWM a partir de l’amplitud de fonamental desitjada. No obstant, com es demostra en aquesta tesi, amb aquest mètode el màxim valor de rang de variació de la fonamental no supera el 58% i és necessari, a més, combinar diferents conjunts de solucions per cobrir el rang esmentat. S’ha millorat el mètode convencional amb una nova forma d’especificar els angles de commutació, mitjançant fracciones d’intervals que produeixen una simplificació en el mètode matemàtic. En segon lloc, en aquesta tesi es presenta un nou mètode, anomenat avançat, fruit de l’assaig de diferents alternatives al mètode convencional que suposaven una modificació en la forma del senyal, circumscrita a la definició de l’angle de final del tall, que en el mètode convencional és fix i en el nou mètode proposat és variable. Amb el nou mètode el rang de variació de la fonamental s’aproxima al 100%. D’aquesta forma, és possible emmagatzemar en el sistema de generació del senyal un sol conjunt d’equacions que aconsegueix, amb un cost de processat molt baix, resoldre qualsevol aplicació de modulació escalar. Un altre aspecte estudiat és la influència de diferents causes de funcionament no ideal sobre la distribució harmònica d’una ona PWM. Les causes analitzades comprenen: el temps mort, els temps de transició del senyal PWM, la imprecisió en el càlcul i el truncament de decimals dels angles de disparament. Els resultats obtinguts permeten definir el límit real de les prestacions del convertidor i els requisits que ha de satisfer el seu sistema de control. Per últim, s’ha posat en marxa una planta de proves per a la comprovació experimental dels mètodes estudiats amb el propòsit de validar els resultats de simulació. A partir dels resultats obtinguts es proposen les regles de disseny a seguir per a l’ implementació del mètode avançat. Els resultats de simulació exposats i els resultats experimentals obtinguts proven l’aplicació generalitzada de la nova metodologia proposada. Per aquest motiu, les investigacions haurien de considerar amb cura les prometedores possibilitats de les tècniques basades en les funcions de Walsh.Postprint (published version

An effective strategy of real-time vision-based control for a Stewart platform

© 2018 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes,creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other worksA Stewart platform is a kind of parallel robot which can be used for a wide variety of technological and industrial applications. In this paper, a Stewart platform designed and assembled at the Universitat Polit`ecnica de Catalunya (UPC) by our research group is presented. The main objective is to overcome the enormous difficulties that arise when a real-time vision-based control of a fast moving object placed on these mechanisms is required. In addition, a description of its geometric characteristics, the calibration process, together with an illustrative experiment to demonstrate the good behavior of the platform is given.Postprint (author's final draft

Millora de la qualitat del senyal altern en convertidors PWM contínua‐alterna mitjançant l’eliminació selectiva d’harmònics utilitzant la transformada de Walsh

En aquest treball es presenta un mètode per al càlcul dels angles de commutació d’un senyal PWM mitjançant equacions lineals depenents de l’amplitud de la fonamental, que eliminen de manera selectiva una certa quantitat d’harmònics. Així, aquests angles es poden calcular d’una forma més senzilla que amb altres tècniques de generació PWM programada

Glasius bio-inspired neural networks based UV-C disinfection path planning improved by preventive deadlock processing algorithm

The COVID-19 pandemic made robot manufacturers explore the idea of combining mobile robotics with UV-C light to automate the disinfection processes. But performing this process in an optimum way introduces some challenges: on the one hand, it is necessary to guarantee that all surfaces receive the radiation level to ensure the disinfection; at the same time, it is necessary to minimize the radiation dose to avoid the damage of the environment. In this work, both challenges are addressed with the design of a complete coverage path planning (CCPP) algorithm. To do it, a novel architecture that combines the glasius bio-inspired neural network (GBNN), a motion strategy, an UV-C estimator, a speed controller, and a pure pursuit controller have been designed. One of the main issues in CCPP is the deadlocks. In this application they may cause a loss of the operation, lack of regularity and high peaks in the radiation dose map, and in the worst case, they can make the robot to get stuck and not complete the disinfection process. To tackle this problem, in this work we propose a preventive deadlock processing algorithm (PDPA) and an escape route generator algorithm (ERGA). Simulation results show how the application of PDPA and the ERGA allow to complete complex maps in an efficient way where the application of GBNN is not enough. Indeed, a 58% more of covered surface is observed. Furthermore, two different motion strategies have been compared: boustrophedon and spiral motion, to check its influence on the performance of the robot navigation

Synchronization in real time of two Stewart platforms

This paper presents two mechanisms that have been designed, built and put into operation by our research team at the Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Barcelona (Spain) which have many practical applications in the scientific, industrial and academic fields: the Stewart platforms. They are electromechanical systems capable of moving with six degrees of freedom, that is, three translations and three rotations that allow simulating the movement of any object in the space. The characteristics of a Stewart platform for its design, assembly and construction are presented. However, the main contribution of this paper is to demonstrate that it is possible to synchronize, in real time, both platforms when one of them is randomly moving and the other follows with high precision the movements of the first platform. The details about the algorithms and synchronization method are provided.Peer ReviewedPostprint (published version

Aprenentatge en anglès en el camp de l'electrònica

Els canvis experimentats amb la implantació del EEES són significatius. El professor ha d’aconseguir, no tant sols que l’estudiant maduri respecte al contingut de l’assignatura, sinó que també adquireixi determinades competències. Amb la implementació de les noves titulacions s’han produït canvis genèrics a la Universitat Politècnica de Catalunya en general, que també han quedat reflexats en els graus d’Enginyeria Tècnica Industrial que s’ofereixen a l’Escola Politècnica Superior d’Enginyeria de Manresa (EPSEM). Entre aquests canvis cal destacar la competència en tercera llengua per tal de facilitar la mobilitat i la competitivitat, que es treballa sobretot amb la impartició de continguts en llengua estrangera. D’altra banda, per garantir la integració i la versatilitat, es produeix l’introducció en el currículum de matèries comuns als diferents Graus d’Enginyeria Industrial, entre les que es troba per exemple l’assignatura Sistemes Electrònics. La proposta d’impartició de continguts de l’assignatura de Sistemes electrònics en anglès pretén integrar els avantatges d’ambdós canvis, prenent avantatge de la seva transversalitat. En aquesta comunicació presentem material docent de suport relacionat amb l’electrònica des d’un punt de vista multilingüe, des de llistats de vocabulari específic fins a qüestionaris que treballen també la part de comprensió oral, implementats en el campus digital Atenea. Juntament amb els altres recursos elaborats pel grup de recerca interdisciplinari Linguatech faciliten la tasca d’ensenyament i aprenentatge a la comunitat universitària.Peer Reviewe

Determinación de alcanos en productos de petróleo por HPTLC-Fluorescencia inducida

En este trabajo se ha desarrollado un método semicuantitativo para la determinación de Saturados en cuatro productos de petróleo por la técnica HPTLC-densitometría por fluorescencia inducida. Para ello, se optimizaron las condiciones de separación y detección de los Saturados.Se estudiaron tres tecnologías de separación diferentes: cámara vertical, cámara horizontal y AMD. En cuanto a condiciones de detección, se estudiaron la respuesta de alcanos individuales usando dos inductores de fluorescencia (berberina y primulina) a dos concentraciones diferentes. Además, se estudiaron las respuestas individuales de diferentes alcanos en el sistema para elegir un patrón mezcla de alcanos para el calibrado de los Saturados en las muestras, que se realizó mediante los métodos de adición estándar y patrón externo.Se discutirá la validez de la elección y los resultados obtenidos. En el caso del aceite de base, se compararán a dos valores de referencia obtenidos en dos laboratorios diferentes.<br /

Neurodegeneration in patients with Type 2 Diabetes Mellitus without Diabetic Retinopathy

Purpose. To evaluate neurodegeneration in patients with type 2 diabetes mellitus (DM2) without diabetic retinopathy and to assess the possible role of systemic vascular complications in retinal changes. Methods. Sixty eyes of 60 patients with DM2 and without any signs of diabetic retinopathy and 60 eyes of 60 healthy controls underwent retinal evaluation using Spectralis optical coherence tomography. Macular ganglion cell layer (GCL) and retinal nerve fiber layer (RNFL) were evaluated. Peripapillary RNFL thickness was assessed using Glaucoma and Axonal Analytics applications. Comparison between patients with the presence/absence of systemic vascular complications and different disease duration was made. Results. Macular GCL was reduced in patients compared to controls (p < 0.001). Differences in the macular RNFL thickness were only observed in the outer inferior sector (p = 0.033). A reduction in the peripapillary RNFL (average, inferior, and inferotemporal thickness, p < 0.05 for all three) was observed in patients using both applications. Patients with chronic systemic vascular complications presented a reduction in the temporal RNFL (p = 0.019) compared to patients without complications. The superotemporal RNFL thickness was thinner in patients with longer disease duration. Conclusions. Patients with type 2 DM without diabetic retinopathy and good metabolic control present neurodegeneration affecting neurons in the macular area and axons in different sectors of the optic disc. Systemic vascular complications contributed to further axonal damage in these patients, suggesting a possible role of subclinical ischaemia to retinal neurodegeneration in type 2 DM

Emisión de compuestos volátiles durante la postcosecha de frutos cítricos

La emisión de compuestos orgánicos volátiles en los frutos contribuye de forma determinante a la generación del aroma característico de los mismos, lo que es, a su vez, un importante factor de calidad. La liberación de estos compuestos también desempeña otras funciones en la fisiología de los frutos, como por ejemplo, actuar como señales de defensa y de respuesta frente a determinados estreses bióticos o abióticos, en la interacción con el medio ambiente o como atrayente de insectos. En los frutos cítricos, los principales compuestos volátiles se encuentran en las glándulas de aceites esenciales de la piel y son mayoritariamente de naturaleza terpénica, donde el limoneno es el principal componente. Numerosos estudios han abordado el análisis de la composición cuantitativa y cualitativa de aceites esenciales en los frutos de diferentes variedades de cítricos. Sin embargo, las investigaciones sobre la emisión de los principales compuestos volátiles y sus modificaciones en diferentes condiciones de conservación, han recibido escasa atención. En esta comunicación presentaremos resultados de la emisión de compuestos volátiles en frutos de mandarina sometidos a dos situaciones comunes durante la postcosecha: la conservación en bajas temperaturas y el tratamiento con etileno. El análisis comparativo de la emisión de compuestos volátiles en frutos de variedades de mandarina sensibles y resistentes a desarrollar daños por frío durante la conservación a 1ºC, ha permitido comprobar que unos monoterpenos se emiten de forma inespecífica en respuesta al estrés por frío, mientras que otros lo hacen de forma selectiva con la aparición y el desarrollo de los daños por frío en los frutos de las variedades sensibles. Por otro lado, se ha comprobado que el tratamiento de desverdización con etileno en frutos de mandarina incrementa de forma considerable la emisión de sesquiterpenos y, de forma específica, induce la de determinados ésteres alifáticos. La emisión de ésteres alifáticos se ha caracterizado previamente en frutos de maduración climatérica, pero en los frutos cítricos requiere la presencia continua de etileno para su inducción y persistencia, lo que revela diferentes mecanismos de regulación por etileno de la emisión selectiva de estos compuestos. Se discutirá la implicación de los cambios en la emisión de compuestos volátiles en la calidad del fruto, así como los posibles mecanismos de regulación