Detección de fallas en máquinas de inducción basada en STFT y transformada wavelet

En el análisis espectral de señales corriente-estator, MCSA por sus siglas en inglés, no siempre se obtiene buenos resultados cuando hay variaciones de torque y velocidades bajas, causando dificultades en el cálculo de la FFT. Este artículo propone la detección de fallas basada en: análisis de espectrograma de la transformada rápida de Fourier (STFT) y la transformada wavelet, que consumen menos tiempo de procesamiento. Se realiza un desarrollo teórico y se muestran resultados experimentales para mostrar la técnica

Sistema aéreo autónomo para el mapeo del contenido de nitrógeno de un cultivo usando microsensores espectrales.

El desarrollo de nuevas técnicas y tecnologías en agricultura ha permitido un mejoramiento substancial de la productividad del sector agroindustrial en cultivos de gran escala. Estas técnicas y tecnologías también pueden incrementar la competitividad y productividad de pequeños agricultores optimizando el rendimiento y maximizando la calidad de los productos. Colombia es un país de vocación fundamentalmente agrícola, con una necesidad real de mejorar la eficiencia y los índices de productividad para competir en los mercados nacionales e internacionales. Además de las nuevas tecnologías ligadas directamente a la agronomía, a la biología y la química, existen hoy técnicas ópticas y electrónicas que combinadas, permiten el seguimiento espacial y periódico de los cultivos, a través del sensado remoto, con el subsecuente beneficio de disponer de información confiable y en tiempo real que facilite la trazabilidad y el manejo adecuado de los sistemas productivos agrícolas. Sin embargo, la aplicación de este tipo de nuevas técnicas es l imitada por las condiciones geográficas del sector agrícola (alta nubosidad, tierras escarpadas, etc.) y la precaria situación socioeconómica en Colombia, que hacen que el censado remoto satelital o aerotransportado tenga muchas limitaciones por su falta de disponibilidad real, alto costo y complejidad operativa. Una aplicación potencial del sensado remoto, que hasta el momento está sin desarrollar en la región, es la que utiliza en combinación microsensores espectrales y plataformas aéreas autónomos de baja altitud, con el objetivo de conformar programas preventivos bajo el concepto de agricultura de precisión, al detectar tensiones ambientales como deficiencias nutricionales; con ello, es posible diagnosticar a tiempo y asegurar la calidad y cantidad de la producción por área cultivada, independiente de la configuración geográfica de una zona. Dado el desarrollo de los últimos años en microsensores óptico-electrónicos y plataformas aéreas autónomas, el propósito de este proyecto es desarrollar un sistema aéreo autónomo, integrado con microsensores espectrales, para mapear el contenido de nitrógeno de un cultivo específico, en condiciones experimentales. Los resultados esperados de este proyecto son: una plataforma aérea autónoma integrada con microsensores espectrales para el monitoreo de un cultivo, un sistema de gestión y planificación de vuelo del sistema autónomo para la captura georreferenciada de datos del cultivo, la definición de bioindicadores espectrales de contenido de nitrógeno del cultivo y su correlación con parámetros propios del cultivo y una metodología para el procesamiento, análisis y presentación de información del comportamiento espectral sobre un área de cultivo definida

Cooperative source seeking and level curve tracking for multi-agent systems

In dieser Arbeit wird das Problem der kooperativen Regelung zur Quellensuche und Verfolgung von Niveaulinien für Multi-Agenten-Systeme behandelt, die über eine beschränkte ungerichtete Topologie vernetzt sind. Für diesen Zweck werden verteilte Regelungsalgorithmen vorgeschlagen, die den autonomen Agenten das Erreichen der Quelle eines unbekannten Skalarfeldes ermöglichen oder ihnen die Verfolgung einer gewünschten Niveaukurve erlauben. Jeder einzelne Agent schätzt die Richtung des Gradienten, wobei er ausschließlich auf die lokal gesammelten Informationen angewiesen ist, die ihm in Form der relativen Positionsdaten anderer Agenten sowie der Konzentrationswerte des Skalarfeldes an seiner eigenen Position zur Verfügung stehen. Die vorgestellten Regelungsalgorithmen bestehen aus einer Formationsregelung, die die Agenten in gewünschter geometrischer Formation hält, und aus einer Zielverfolgungskompomente, die die Agenten in Quellrichtung oder entlang einer erwünschten Niveaukurve fliegen lässt. In Verlauf der Untersuchung werden sowohl einfache als auch doppelte Integratormodelle berücksichtigt, sowie auch lineare zeitinvariante (LTI-) Modelle und nicht-holonome Systeme. Stabilitätsbedingungen und Simulationsergebnisse sowohl für einfache und doppelte Integratoren wie auch für LTI-Systeme werden präsentiert.In this thesis, the cooperative source seeking and the level curve tracking problem using a group of agents under an undirected constrained communication topology are addressed. To solve it, distributed control algorithms enabling agents to drive towards an unknown scalar field's source or to move along a desired scalar field's level curve are proposed. Each agent estimates a gradient direction based only on neighbouring agents' relative position information and scalar field's concentration values at their own location. The control algorithms presented are based on both a formation control component ( keeping agents in a desired geometric driving pattern) and a trajectory control component (steering agents in the source's direction or along the desired level curve). Along this work single and double integrators are considered, as well as linear time invariant (LTI) and non-holonomic systems. Stability conditions and simulation results are provided for single and double integrators, as well as for LTI systems

DETECCIÓN DE FALLAS EN MÁQUINAS DE INDUCCIÓN BASADA EN STFT Y TRANSFORMADA WAVELET

En el análisis espectral de señales corriente-estator, MCSA por sus siglas en inglés, no siempre se obtiene buenos resultados cuando hay variaciones de torque y velocidades bajas, causando dificultades en el cálculo de la FFT. Este artículo propone la detección de fallas basada en: análisis de espectrograma de la transformada rápida de Fourier (STFT) y la transformada wavelet, que consumen menos tiempo de procesamiento. Se realiza un desarrollo teórico y se muestran resultados experimentales para mostrar la técnica

Rescate y exploración con una formación de multi-agentes.

El uso de drones es una disciplina en auge, con aplicaciones prometedoras para apoyo en decenas de campos del conocimiento, como en el rescate y la exploración. Las facilidades económicas y logísticas para conseguir de estos aparatos hacen que esta tecnología se masifique a unos pasos agigantados. Si al robot volador se le adosa un teléfono inteligente, se obtiene una plataforma con potencia computacional alta y rápida, así como una integración de sensores para interactuar con el ambiente. Para este proyecto se desarrollaron e implementaron estrategias de control y estimación de estados que se ejecutan en un teléfono inteligente con el fin de controlar las dinámicas de vuelo de un cuadricóptero. Se obtuvo el modelo dinámico de un cuadricóptero por medio de las aproximaciones de Newton-Euler y Euler-Lagrange. Los componentes del cuadricóptero se detallaron y sus parámetros específicos se identificaron de manera experimental. Se diseñaron dos estrategias de control óptimo a partir del modelo linealizado del cuadricóptero, las cuales son el regulador cuadrático lineal con realimentación integral (LQI) y el controlador H∞. Además, se diseñó un filtro de Kalman para estimar los estados no medibles del sistema. Con simulaciones se validaron estos controladores y se implementaron en Android. Los algoritmos de control, sensado y estimación de estados se ejecutan en el teléfono inteligente a bordo del cuadricóptero. Adicionalmente, se implementó una aplicación de escritorio para la gestión, supervisión y configuración del cuadricóptero. El cuadricóptero se probó bajo diferentes modos de vuelo. En modo estabilizante, sus tiempos de establecimiento y sobrepasos son inferiores a 1,31 s y 17,39 %, respectivamente. Por otro lado, tiempos de establecimiento y sobrepasos menores que 5,21 s y 8,71 % respectivamente, se logran en el modo de retención de altitud. Finalmente, en el modo dependiente del sistema global de navegación satelital (GNSS), el error medio de posición es menor que 0,234 m. Los resultados sugieren que el controlador H∞ tiene un mejor desempeño que el controlador LQI para el prototipo desarrollado del cuadricóptero basado en teléfono inteligente. La separación entre drones se mide por medio de un sensor láser de rango, evitando las colisiones. Los drones volaron de forma controlada. Se desarrolló una plataforma para experimentación en control, procesamiento de señales, sensórica, entre otras disciplinas

Plataforma de realidad virtual para soportar el proceso de rehabilitación humana.

La marcha humana se puede afectar por accidentes cerebrovasculares, patologías neurológicas, distrofias musculares, lesiones en la médula espinal o el debilitamiento por envejecimiento. Esto disminuye drásticamente la calidad de vida del afectado al reducir su capacidad de locomoción y si independencia y tiene implicaciones económicas debido a los largos periodos de recuperación. La rehabilitación de la marcha mediante la terapia convencional presenta limitaciones para garantizar una práctica consistente de la actividad; las múltiples repeticiones se vuelven tediosas para el paciente perdiendo interés y consistencia en su ejecución. También por la mediación subjetiva de la condición del paciente y sus logros, lo que no me permite dar una conclusión precisa de la evolución en el tratamiento. El análisis de la marcha humana estudia el proceso cinemático que ocurre al caminar. Conocerlo en detalle facilita el diagnóstico, tratamiento, seguimiento e implementación de métodos de rehabilitación en patologías asociadas con el movimiento. El análisis se basa en la descripción y en la cuantificación de la variación de los desplazamientos del centro de masa del cuerpo y los centros de giro de las articulaciones, información que permite, obtener los diferentes parámetros de la marcha. Los sistemas tradicionales para la medición de los parámetros de la marcha se basan en métodos heurísticos o en tecnologías robustas pero muy costosas. En este proyecto se desarrolló una plataforma de realidad virtual para soportar el proceso de rehabilitación de la marcha humana. La plataforma consta de un sistema de instrumentación que utiliza sensores portables de bajo costo y comunicación inalámbrica para la adquisición en línea de los parámetros de la marcha; la instrumentación alimenta a su sistema de gestión del proceso de rehabilitación, que permite al fisioterapeuta medir la efectividad y el desempeño de la intervención y se integra el análisis de la marcha a un ambiente de realidad virtual en el que se anima un avatar quien duplica los movimientos del paciente, esto abre un universo de aplicaciones, donde el ambiente virtual de un lado provee de biofeedback al paciente y de otro, convierte la terapia en una actividad lúdica retadora y motivadora para su proceso de rehabilitación