Design and implementation of an observer-based soft sensor for a heat exchanger

The objective of this work is to describe step-by-step how to implement an observer-based soft sensor in order to estimate process variables for which a hardware sensor is not available. The design and implementation procedure is illustrated by applying it to a counter-flow double-pipe heat exchanger. The approach used to design the nonlinear observer is based on a simplified mathematical model of the process. Numerical simulations and experiments were performed in a bench-scale pilot plant in order to validate the proposed scheme

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN EMULADOR DEL CIRCUITO HIDRÁULICO DEL SISTEMA CIRCULATORIO (DESIGN AND CONSTRUCTION OF A HYDRAULIC CIRCUIT EMULATOR OF THE CIRCULATORY SYSTEM)

Resumen Este artículo presenta el diseño e implementación de un emulador de la función hidráulica del sistema cardiovascular. El emulador consiste en 6 tanques interconectados (representando las aurículas, ventrículos, el cuerpo y pulmones), 4 válvulas (representando la mitral, tricúspide, aortica y pulmonar) y 2 bombas para la transportación del líquido (sangre real) del cuerpo hacia el corazón y del corazón hacia los pulmones. Finalmente, se implementa un sistema electrónico basado en un microcontrolador para sintonizar la conducción de las bombas y las válvulas. La principal contribución de este desarrollo es la fabricación de un equipo de demostración y la posibilidad de aplicación multipropósito en diferentes áreas como exposiciones para niños, explicación del funcionamiento del corazón y enfermedades, capacitación de asistentes médicos y estudiantes, capacitación en mecatrónica, practica de ingeniería de control, etc. Palabras Clave: Electrocardiograma, sistema circulatorio, válvulas corazón. Abstract In this paper the design and implementation of an emulator of the hydraulic function of the cardiovascular system is presented. The emulator consists of six interconnected tanks (representing the auricles, ventricles, the body and lungs), four valves (representing the mitral, tricuspid, aortic and pulmonary valves) and two pumps for transportation of the liquid (representing blood) from body towards the heart and from heart towards the lungs. Finally, a microcontroller-based electronic system is implemented to synchronize the driving pumps and the valves. The main contribution of this development is the manufacture of demonstration equipment and the possibility for multi-purpose applications in different areas such as exhibitions for children, explanation of heart functioning and diseases, training of medical assistants and students, mechatronics training, control engineering practice and so on. Keywords: Circulatory system, electrocardiogram, heart valves

5to. Congreso Internacional de Ciencia, Tecnología e Innovación para la Sociedad. Memoria académica

El V Congreso Internacional de Ciencia, Tecnología e Innovación para la Sociedad, CITIS 2019, realizado del 6 al 8 de febrero de 2019 y organizado por la Universidad Politécnica Salesiana, ofreció a la comunidad académica nacional e internacional una plataforma de comunicación unificada, dirigida a cubrir los problemas teóricos y prácticos de mayor impacto en la sociedad moderna desde la ingeniería. En esta edición, dedicada a los 25 años de vida de la UPS, los ejes temáticos estuvieron relacionados con la aplicación de la ciencia, el desarrollo tecnológico y la innovación en cinco pilares fundamentales de nuestra sociedad: la industria, la movilidad, la sostenibilidad ambiental, la información y las telecomunicaciones. El comité científico estuvo conformado formado por 48 investigadores procedentes de diez países: España, Reino Unido, Italia, Bélgica, México, Venezuela, Colombia, Brasil, Estados Unidos y Ecuador. Fueron recibidas un centenar de contribuciones, de las cuales 39 fueron aprobadas en forma de ponencias y 15 en formato poster. Estas contribuciones fueron presentadas de forma oral ante toda la comunidad académica que se dio cita en el Congreso, quienes desde el aula magna, el auditorio y la sala de usos múltiples de la Universidad Politécnica Salesiana, cumplieron respetuosamente la responsabilidad de representar a toda la sociedad en la revisión, aceptación y validación del conocimiento nuevo que fue presentado en cada exposición por los investigadores. Paralelo a las sesiones técnicas, el Congreso contó con espacios de presentación de posters científicos y cinco workshops en temáticas de vanguardia que cautivaron la atención de nuestros docentes y estudiantes. También en el marco del evento se impartieron un total de ocho conferencias magistrales en temas tan actuales como la gestión del conocimiento en la universidad-ecosistema, los retos y oportunidades de la industria 4.0, los avances de la investigación básica y aplicada en mecatrónica para el estudio de robots de nueva generación, la optimización en ingeniería con técnicas multi-objetivo, el desarrollo de las redes avanzadas en Latinoamérica y los mundos, la contaminación del aire debido al tránsito vehicular, el radón y los riesgos que representa este gas radiactivo para la salud humana, entre otros

Diagnóstico de fallas basado en un filtro desacoplado para sistemas no lineales representados por un enfoque multimodelos

En este artículo se presenta el desarrollo de un método de diagnóstico de fallas para sistemas no lineales representado por el enfoque de múltiples modelos. La principal contribución consiste en el diseño de un esquema de diagnóstico de fallas (FDD) a través de un filtro adaptativo desacoplado de fallas. El comportamiento del sistema está dado mediante múltiples modelos lineales alrededor de diferentes puntos de operación. Los residuos se establecen de tal manera que permiten estimar funciones de activación robustas a fallas. El filtro adaptivo diseñado permite la detección, localización y estimación de fallas múltiples o simultáneas. Las condiciones de estabilidad del filtro son estudiadas a través de LMI (Linear Matrix Inequality). El desempeño del esquema propuesto se valida en un sistema de tres tanques

Representación de sistemas no lineales y diagnóstico de fallas basado en un enfoque multi-modelos

En este artículo se desarrolla un método para la representación de sistemas no lineales, así como un esquema de diagnóstico de fallas; en donde ambos utilizan un enfoque multi-modelos. El comportamiento dinámico del sistema se describe mediante el uso de diferentes puntos de operación por cada modelo lineal invariante en el tiempo. Por cada modelo un filtro de Kalman desacoplado de fallas es utilizado. Esto permite la generación de un banco de residuos con la finalidad de estimar funciones de ponderación robusta a fallas. Estas últimas se enlazan directamente al esquema de detección, localización y estimación de fallas con objeto de mejorar su eficacia. Finalmente, se realiza un ejemplo de simulación a fin de probar el desempeño del método desarrollado

A New Observer Design for Systems in Presence of Time-varying Delayed Output Measurements

International audienc

Actuator FDI Scheme for a Wind Turbine Benchmark Using Sliding Mode Observers

This paper proposes a fault detection and isolation (FDI) scheme for a wind turbines subject to actuator faults in both the pitch system and the drive train system. The proposed scheme addresses fault detection and isolation problems using a fault estimation approach. The proposed approach considers the use of a particular class of sliding mode observers (SMOs) designed to maintain the sliding motion even in the presence of actuator faults. The fault detection problem is solved by reconstructing the actuator faults through an appropriate analysis of the nonlinear output error injection signal, which is required to keep the SMO in a sliding motion. To ensure accurate fault reconstruction, only two conditions are required, namely that the faults are bounded and they meet the matching condition. A scheme based on a bank of SMOs is proposed to solve the fault detection and isolation problem in the pitch system. For the drive train system, a scheme using only one SMO is proposed. The performance of the proposed FDI scheme is validated by using a wind turbine benchmark model subjected to several actuator faults. Normalized root mean square error (NRMSE) analysis is performed to evaluate the accuracy of the actuator fault estimations

Fractional-Order Sliding Mode Observer for Actuator Fault Estimation in a Quadrotor UAV

In this paper, we present the design of a fractional-order sliding mode observer (FO-SMO) for actuator fault estimation in a quadrotor unmanned aerial vehicle (QUAV) system. Actuator faults can significantly compromise the stability and performance of QUAV systems; therefore, early detection and compensation are crucial. Sliding mode observers (SMOs) have recently demonstrated their accuracy in estimating faults in QUAV systems under matched uncertainties. However, existing SMOs encounter difficulties associated with chattering and sensitivity to initial conditions and noise. These challenges significantly impact the precision of fault estimation and may even render fault estimation impossible depending on the magnitude of the fault. To address these challenges, we propose a new fractional-order SMO structure based on the Caputo derivative definition. To demonstrate the effectiveness of the proposed FO-SMO in overcoming the limitations associated with classical SMOs, we assess the robustness of the FO-SMO under three distinct scenarios. First, we examined its performance in estimating actuator faults under varying initial conditions. Second, we evaluated its ability to handle significant chattering phenomena during fault estimation. Finally, we analyzed its performance in fault estimation under noisy conditions. For comparison purposes, we assess the performance of both observers using the Normalized Root-Mean-Square Error (NRMSE) criterion. The results demonstrate that our approach enables more accurate actuator fault estimation, particularly in scenarios involving chattering phenomena and noise. In contrast, the performance of classical (non-fractional) SMO suffers significantly under these conditions. We concluded that our FO-SMO is more robust to initial conditions, chattering phenomena, and noise than the classical SMO

Anales de Edafología y Agrobiología Tomo 38 Número 1-2

Suelos: Suelos volcánicos españoles. (ll. Olot (Gerona). Características morfológicas y químicas, por C. Vizcayno Muñoz, J. García Vicente y M. T. García González.-- Suelos volcánicos españoles. IV. Olot (Gerona). Mineralogía de la fracción arcilla, por C. Vizcayno Muñoz, M. T. García González y J. García Vicente.-- Suelos del Norte de la Sierra de Francia, por J. F. Gallardo y J. A. Egida.-- Caracterización de un suelo desarrollado sobre cenizas volcánicas de la Sierra Ecuatoriana, por Juan L. de Olmedo y Luis Mejía.-- Evolución de los minerales de la arcilla en cuatro perfiles de la Sierra de Francia (Salamanca), por M. Ledesma, M. A. Vicente, J. Gallardo y J. A. Egida.--Calores de adsorción de fosfatos de trialquilo por montmorillonita, por G. Dios Cancela y S. González García.-- Interacción del 1-2 propilén carbonato con montmorillonita. l. Estudio rontgenográfico y térmico, por G. Dios Cancela.-- Acción de la hidrólisis ácida sobre los ácidos húmicos. Componente proteica, por J. Cegarra y F. Costa.-- Evaluación del peso molecular-promedio ponderal (Mw) de ácidos húmicos por un método combinado de gel-filtración y difusión, por F. l. González Vila y F. Martín Martínez.-- Estudio de la distribución vertical de Eumycetes en los Andosoles de Tenerife: Perfil Izaña, por G. Vivancos Gallego y A. M. Borges Alvarez.-- Ecological importance of antibiotics in soil: Production of antibiotics by species of Penicillium in an Andosol in the province of Navarra, Spain, by A. T. Mortínez and C. Ramírez.--Fertilidad de Suelos.-- Effect of iron-nickel interacti ons on the availability of copper and manganese, by Hi S. G. Misra and R. S. Dwivedi.-- Efecto del uso del suelo sobre algunos indicadores de fertilidad en dos subórdenes (Andept y Tropet) del Altiplano de Pasto, Colombia. l. Materia orgánica y bases cambiables, por Ricardo Guerrero, Alvaro Dávila y Carlos Torres.-- Efecto del uso del suelo sobre algunos indicadores de fertilidad en dos subórdenes (Andept y Tropet) del Altiplano de Pasto, Colombia. II Disponibilidad de Cu, Zn, Fe y B, por Ricardo Guerrero, Alvaro Dávila y Carlos Torres.-- Efecto de la fertilización de soja con distintas formas de azufre, por C. Lluch, M. Gómez y J. Olivares.-- Equipo automático para cultivo hidropónico con solución circulante, por Mª P. Sánchez Conde y P. Azuara.-- Influencia del pH, arcilla y mecanismos de reacción del fósforo en el suelo sobre la capacidad tampón del ion fosfato, por J. A. Díez.-- Nutrición y Fisiología Vegetal.-- Efecto de la interacción NaCl- P sobre el contenido foliar de Fe, Mn, Zn, Cu y B, en plantas, por A. Cerda y F. T. Bingham.-- Crecimiento y metabolismo nitrogenado en plantas de Nicotiana rustica L. irradiadas con UV cercano. l. Caracteres vegetativos y aminoácidos, por MªT. Piñal, J. Barceló y C. Morales.-- Crecimiento y metabolismo nitrogenado en plantas de Nicotiana rustica L. irradiadas con UV cercano.II. Acidos nucleicos: ADN y ARN, por Mª T. Piñol y C. Morales.-- Interacciones entre K, Ca y Mg a nivel de su absorción y distribución en plantas de tomate, por l. Agüi, M. Gómez y L. Recalde Efecto de la proporción K, Ca y Mg en la solución nutritiva sobre la absorción y distribución de micronutrientes, por l. Agüi, M. C. Alvarez-Tinaut y L. Recalde Martínez.-- Evolución del proceso de biosíntesis proteica a través de la composición de aminoácidos libres en savia de tomatera por V. Hernando, P. Buenadicha y M. Torres- Correlaciones entre bioelementos en especies pratenses bajo los efectos de la madurez. l. Leguminosas, por A. Valdés Amado, B. García Criado y J. M. Gómez Gutiérrez. Los efectos del régimen hídrico y de distintos niveles de fertilidad .sobre el rendimiento, calidad y tamaño del tomate de invierno. V Efectos del régimen hídrico y del PK sobre el tamaño del fruto, por V. Hernando y B. Orihuel Gasque.-- Notas.--Aviso importantePeer reviewe

Anales de Edafología y Agrobiología Tomo 39 Número 7-12

Suelos.-- Mineralogía de las fracciones finas de suelos desarrolladas sobre serpentinas en la Sierra de Carratraca (Málaga), por A. García y M. Delgado.-- Influencia de la vegetación y topografía en la evolución de los suelos, por A. Hoyos de Castro, C. Cuchi Ruiz, J. Hernando y Mª L. Palomar Garcia-Villamil.-- Influencia de la vegetación y topografía en la evolución de los suelos. II. Génesis de arcillas, por A. Hoyos de Castro, C. Cuchi Ruiz, J. Hernando Costa y Mª L. Palomar Gª Villamil.-- Estudio edafológico de la sierra del Pinar, Grazalema (Cádiz). III. Suelos poco evolucionados: datos micromorfológicos, por L. Corral, N. Bellinfante y G. Paneque.-- Estudio edafológico de la sierra del Pinar, Grazalema (Cádíz). IV. Suelos calci-magnésicos: datos del medio, descripción de perfiles y datos analíticos, por L. Corral, N. Bellinfante y G. Paneque.-- Características electroquímicas de andosoles. III. Conductimetría, por J. M. Hernández Moreno, F. Fernández Caldas y A. González Batista.--Alteración de minerales en suelos con distinto grado de desarrollo. Suelos a-b-e. l. Descripción y datos analíticos de los perfiles, por A. Hoyos, C. Fernández, M. J. Manrique y J. González.-- Variaciones mineralógicas de un suelo derivado de cenizas volcánicas (vitradepts) sometido a lixiviación experimental, por E. Wifredo Vera, E., y L. Walter Luzio.-- Persistencia de plaguicidas organoclorados en el suelo durante el cultivo del capsicum annuum L., por A. Alonso-Allende, J. Laencina, A. Ortuño y J. María Abrisqueta.-- Evolución de residuos de flaguicidas organoclorados en partes aéreas del capsium annuum L. . Frutos, por A. Alonso-Allende, J. Laencina, A. Orturño y J. Mª Abrisqueta.-- Bentonitas para la industria de la fundición. 11. Difracción de rayos Xy microscopía electrónica de transmisión, por C. Rodríguez Pascual, A. Bilbao y C. Vizcaíno.-- Alteración de rocas y formación de suelos en el área de Riotinto (Huelva). l. Factores ecológicos, por J. Heredia, N. Bellinfante y G. Paneque.-- Influencia del ion magnesio y pH ácido en la evolución experimentalilita, por J. Iñiguez y C. Alvarez. Fertilidad de suelos.-- Transformacion and crop. utilization of nitrogen in a calcareous salinealkah soil amended whit orgamc matenals and morgamc· amendments por L. L. Somani.—Nutrición y Fisiología Vegetal.-- Influencia del arbolado sobre la composición química de la hierba, por M. l. Montalvo, B. García, E. Luis y J. M. Gómez .-- Estudio del potencial alelopático de erica tetralix L, por J. Vieitez y A. Ballester.-- Acción del 2,4D en el cultivo de callos de maíz obtenidos a partir del meristemo basal del tallo, en plantas jóvenes, por J. Ma Torne, M. A. Santos, A. Pons y M. Blanco.-- Efecto del arbolado sobre los estratos inferiores de vegetación en distintas comunidades de pastizal, por A. Puerto Martín H. Alonso Peloche y J. M. Gómez Gutiérrez .-- Evaluación de los efectos de disoluciones isotónicas de NaCl o PEG-4000 en plantas de maíz (zea mays), por Ma P. Sánchez Conde y P. Azuara.—Suelos. Eliminación con hidroxilamina de la interferencia de hierro (III) en la determinación polarográfica de titanio (IV). Aplicación al análisis de arcillas, por C. del Ser Fraile y R. Gallego Andreu.-- Características electroquímicas de suelos fersialíticos. VI, por J. M. Hernández Moreno, E. Fernández Caldas y A. Gónzalez Batista.-- La tipología de los suelos y sus características electroquímicas, por E. Fernández Caldas, A. González Batista y J. Hernández Moreno.-- Alteración de rocas y formación de suelos en el área de Riotinto (Huelva). II. Estudio morfológico y propiedades generales de los suelos, por J. Heredia, N. Bellinfante y G. Paneque.-- Alteración de rocas y formación de suelos·en el área de Riotinto (Huelva). III. Estudio micromorfológico, por N. Bellinfante, J. Heredia y G. Paneque.-- Estudio ecológico de la vegetación de ecotono ("vera") de la reserva biológica de Doñana (Huelva). l. Metodología y medio físico-químico, por J. Merino, L. Ramirez Díaz, F. Sancho Royo y A. Torres Martínez.-- Estudio ecológico de la vegetación de ecotono ("vera") de la reserva biológica de Doñana (Huelva). II. Tipificación ecológica de las comunidades vegetales, por J. Merino, L. Ramirez Díaz, F. Sancho Royo y A. Torres Martínez.-- Procesos de edafogénesis. l. Podsolización, por J. Aguilar, J. Benayas, y F. Macías.-- Observaciones preliminares sobre la alteración en los suelos fersialíticos sobre materiales volcánicos (Islas Canarias), por A. Rodriguez Rodríguez, N. Fedoroff, M. L. Tejedor Salguero y E. Fernandez-Caldas.-- Características mineralógicas de la fracción arcilla en entísoles, por P. Recio, M. T. García-González y J. García Vicente.-- Actividad de la microflora de tres humus representativos del Centro de Espana, por M.C. Guerrero, J.M. Lozano-Calle y C. Ramírez.-- Adsorción de clordimeform por la montmorillonita: efecto del pH y la concentración de sal en el medio, por María C. Hermosin y J.L. Pérez Rodríguez.-- Mineralogía de la fracción arcilla en suelos de las sierras de Gredos y Gata. l. Grupo inceptisol ochrep, por M.P. Riesco, M. T. García-González y J. García Vicente.-- Problemas de eliminación de sales solubles en la determinación de capacidad de cambio y cationes de cambio, por A. Roig, M. Romero, F. Santa Cruz y M. Caro.-- Estudio comparativo de métodos de determinación de capacidad de cambio catiómca en suelos calizos, por A. Roig, M. Romero, A. Lax y F.G. Fernández.-- Influencia de la vegetación en la génesis de algunos suelos de Sierra Nevada, por C. Sierra, M. Simón y R. Hoyos.-- Interaccion de 1-2 propileo carbonato con montmorillonita. II. Calores diferenciales de adsorción, por G. Dios Cancela y María G. Viéitez Cortizo.-- Interacción del dipropilsufóxido con montmorillonita. II. Calores diferenciales de adsorción, por G. Dios Cancela y M.G. Viéitez Cortizo.-- Suelos de la zona húmeda española. X. Suelos de montaña gallegos. l. Suelos no afectados por el nivel freático, por A. Sanmamed y F. Guitián.-- "El nematodo de los cítricos". Tylenchulus semipenetrans cobb. 1913. Estudios de especificidad (I), por E. Valcarce y E. Laborda.-- Estudio de la nematofauna de viveros de agrios, por E. Valcarce y E. Laborda.—Fertilidad de suelos. Estudio de la contaminación de suelos y plantas por metales pesados en los entornos de las autopistas que confluyen en Madrid. II. Contaminación de suelos, por J. R. Sanchidrián y M. Mariño.-- Estudio de la contaminación de suelos y plantas por metalespesados en los entornos de las autopistas que confluyen en Madrid. III. Contaminación de plantas, por J.R. Rodríguez Sanchidrián y M. Mariño Aguiar.-- Efectos de dikegulac sobre la planta del clavel, por M. Vendrell, M. Lasala y J. Cardus.-- La cromatografía de gases en la determinación de residuos de 1,2-dibromo- 3-cJ.oropropano en suelos, por José María Abrisqueta García, Angel Ortuño Martínez, Antonio Hernandez Rabay.-- Acción del herbicida amitrol sobre tres especies del género rhizobium, por M. Flores Rodríguez y E. Moreno Mate.-- Estudio del fósforo asimilable en andosoles de las Islas Canarias, por F. Gutiérrez Jérez, A. Borges y T. Trujillo Jacinto del Castillo.—Nutrición y Fisiología Vegetal. Estudio de la influencia de nitratos sobre el crecimiento y fijación simbiótica de nitrógeno en plantas de judía (phaseolus vulgaris, L.) por E. O. Leidi y M. Gómez.-- Relación entre la composición mineral y el desarrollo de los frutos del plátano, por M. Fernández, J. Robles, C.E. Alvarez y A. Díaz.-- Trabajos Recapitualtivos.-- Fijación de nitrógeno por rhizobium en vida libre, por E. J. Bedmar y J. OlivaresPeer reviewe