Palabras claves: Sistemas Caóticos, Control de Sistemas No Lineales, Robótica y Mecatrónica
Resumen: Este artículo presenta una propuesta de control para el seguimiento de trayectorias caóticas de dos robots móviles omnidireccionales en colaboración para aplicaciones de vigilancia o patrullaje y exploración. La propuesta garantiza un barrido completo del área vigilada o explorada y una difícil predicción de las trayectorias realizadas por los robots. Se destaca que se logra un espacio de trabajo rectangular determinado solamente a través del cambio de parámetros en los osciladores caóticos de referencia y que la ley de control incorpora un procedimiento continuo y sin permutaciones para la no colisión entre dichos robots. El objetivo de control de seguimientos de trayectorias caóticas se demuestra mediante la teoría de estabilidad de Lyapunov. Finalmente, para validar lo propuesto, se presentan simulaciones con resultados satisfactorios.

Palabras claves: Sistemas multi-agente, Control de Sistemas Lineales, Otros Tópicos Afines
Resumen: Este trabajo presenta el diseño de un controlador basado en la teoría de sistemas complejos para la formación de grupos de robots móviles, los cuales, son representados por modelos de masas puntuales. Se propone un controlador proporcional basado en la posición de cada uno de los robots y se presentan las condiciones suficientes para alcanzar el objetivo de formación, además de validar la eficacia del controlador mediante las simulaciones numéricas presentadas.

Palabras claves: Sistemas Caóticos, Sistemas discretos, Otros Tópicos Afines
Resumen: En la actualidad la importancia de la seguridad en la información es un tema de interés muy relevante, considerando que las tecnologías de comunicación avanzan a pasos agigantados estas requieren sistemas de seguridad confiables como por ejemplo el encriptado. Actualmente varios investigadores están realizando estudios de investigación en tres tendencias de encriptado de información, las cuales son el encriptado caótico, el encriptado cuántico y el encriptado basado en ADN. En este trabajo se presentara un encriptado de imágenes que está basado en la combinación de dos tendencias de cifrado las cuales son criptografía basada en ADN y criptografía caótica. En particular, en este trabajo se utiliza una secuencia de ADN para modificar las propiedades de color contenidas en los pixeles de la imagen y se utilizan dos secuencias caóticas generadas por el mapa de Hénon, para modificar las posiciones de los pixeles contenidos en la imagen. Como resultado final del trabajo se diseñó una interfaz gráfica que fuera amigable para el usuario al utilizarlo, obteniendo un software de encriptado de imágenes, el cual, fue implementado en el entorno GUIDE de MatLab versión R2008a.

Palabras claves: Sistemas Caóticos, Sincronización de sistemas, Otros Tópicos Afines
Resumen: En las últimas décadas, la biometría ha ganado terreno en el campo de la autentificación e identificación de personas debido a propiedades como singularidad, accesibilidad, aceptabilidad, inalterabilidad, universalidad, etcétera. Sin embargo, la transmisión de datos a través de canales inseguros y almacenamiento de información biométrica es un problema de seguridad en la actualidad. Por otra parte, los sistemas caóticos poseen características y propiedades criptográficas muy útiles para el diseño de algoritmos de cifrado eficientes y seguros. En este trabajo, se presenta una aplicación del algoritmo de cifrado caótico presentado previamente en Murillo-Escobar et al. (2014), para cifrar plantillas de huella dactilar en base a secuencias caóticas optimizadas del mapa logístico y una ronda de permutación-difusión para proteger los datos y evitar robo de identidad. La plantilla de la huella dactilar (2072 bytes de tres muestras) se extrae por medio de un módulo lector de huella dactilar y un microcontrolador de 32 bits, para su análisis en computadora. Se presenta un análisis de seguridad basado en simulación en MatLab para verificar la eficiencia, seguridad del cifrado propuesto y su potencial uso en sistemas embebidos de autentificación biométrica.

Palabras claves: Sincronización de sistemas, Sistemas Caóticos, Sistemas discretos
Resumen: El presente trabajo reporta de manera experimental, la sincronización de redes de circuitos caóticos de Chua en topologías de vecino más cercano y de mundo pequeño. Experimentalmente, se muestran las ventajas con respecto a la propiedad de sincronización, que tienen las redes con topología de mundo pequeño, comparadas con redes de otras toplogías, en particular con las redes de vecino más cercano. Los resultados experimentales muestran la posibilidad de sincronizar una red de circuitos de Chua en mundo pequeño, mientras que no es posible sincronizar estos circuitos caóticos en una red de vecino más cercano, bajo las mismas condiciones.

Palabras claves: Sincronización de sistemas, Sistemas Caóticos, Control de Sistemas No Lineales
Resumen: En este trabajo, se presenta el encriptamiento caótico de un mensaje a través de redes de mundo pequeño, se utiliza el oscilador de Colpitts como señal portadora. Se empleó la teoría de sistemas complejos para sincronizar la red de mundo pequeño de N=6 nodos, se realizó un acoplamiento bidireccional para lograr la sinconización de la red.

Palabras claves: Identificación de parámetros, Sistemas adaptables
Resumen: Se presenta un observador adaptable que estima los parámetros y estados de un edificio excitado mediante un sismo, utilizando sólo mediciones de la aceleración del terreno y de cada piso del edificio. El observador propuesto emplea un algoritmo gradiente con proyección que estima sólo parámetros positivos y un estimador de estado de tipo Luenberger que emplea dichos parámetros. El algoritmo gradiente reduce la amplitud del transitorio de los parámetros estimados, lo cual a su vez permite que el transitorio de los estados estimados sea suave. Simulaciones numéricas confirman la efectividad del observador adaptable propuesto.

Palabras claves: Identificación de parámetros, Modelado de sistemas dinámicos
Resumen: Este artículo presenta los resultados de una serie de experimentos realizados en una maqueta a escala de un riser de acero en catenaria que está en operación en Campos Basin, Brasil. La motivación principal para ejecutar estas pruebas —además de analizar y entender mejor el comportamiento dinámico de un riser— fue obtener un banco de registros de aceleración ante variaciones paramétricas de la estructura, con el fin de que los registros puedan ser empleados en la validación de algoritmos de identificación. Para exhibir la potencialidad de los resultados experimentales, se propuso emplear un método de identificación de parámetros para sistemas MDOF (Multiple Degree of Freedom) utilizando la transformada onduleta y la transformada de Hilbert.

Palabras claves: Identificación de parámetros, Sistemas Electromecánicos
Resumen: Se presenta una técnica novedosa de detección de daño mediante la identificación de cambios de rigidez en los entrepiso de una estructura. A diferencia de trabajos donde se utilizan técnicas globales basadas en la frecuencia fundamental y las formas modales, esta técnica tiene la ventaja de ser local, pues se basa en propagar un pulso de Ricker a través de la estructura, generando tiempos de arribo en cada uno de los pisos, los cuales son usados para replantear la ecuación de rigidez en función de los retardos obtenidos. Aunado a esto, el número de parámetros a identificar es muy pequeño en comparación con los algoritmos recursivos. Además, esta técnica proporciona una metodología fácil y rápida para evaluar la integridad y el funcionamiento de los edificios luego de estar sometidos a sismo de gran intensidad. Los tiempos de viaje de onda son calculados aplicando el método de Haskell, pues este permite generalizar el problema de propagación de ondas a edificios de múltiples pisos, sin requerir cambios en la formulación de las ecuaciones originales. Los resultados de simulación muestran que el método propuesto es consistente con los resultados esperados.

Palabras claves: Identificación de parámetros, Sistemas adaptables, Tecnología para control
Resumen: Se presenta la identificación paramétrica con el algoritmo de mínimos cuadrados recursivos implantado en tiempo real de un edificilo a escala de cinco pisos con el objetivo de determinar sus coeficientes de amortiguamiento y rigidez. Se dispone de mediciones de desplazamiento y aceleración de cada uno de los pisos y de la base. La aceleración de excitación en un solo plano se genera a través de una mesa vibradora.

Palabras claves: Identificación de parámetros, Sistemas adaptables, Tecnología para control
Resumen: Se propone el uso de círculos de Gerschgorin para obtener condiciones de estabilidad de los modelos de edificios identificados durante la estimación de parámetros por medio de mínimos cuadrados. Las restricciones se introducen en línea en conjunto con la estimación y garantizan que los círculos de Gerschgorin de la matriz del sistema estimado se encuentren en el semiplano complejo izquierdo. Se utiliza una parametrización diferente para el modelo cuya ventaja consiste en reducir la cantidad de cálculos computacionales. Se presenta un ejemplo simulado de un edificio excitado en una dirección de desplazamiento.

Palabras claves: Control de sistemas de gran escala, Sistemas adaptables, Robótica y Mecatrónica
Resumen: Suppression of mechanical vibrations is becoming an active field in seismic engineering. The suppression is solved by either semi-active and active controllers based on nonlinear dampers or pneumatic actuators. This study describes an adaptive control design for suppressing mechanical vibrations on a simulated building-like structure. The adaptive method is selected considering that energy can be saved when the suppression should be done. A simple building structure was modelled as an interconnected system and it is considered for evaluating the controller proposal. Therefore, the controller scheme is designed as a decentralized structure. Each adaptive controller is based on an time varying gain proportional derivative scheme. The adaptive gain structure is determined using a kind of controlled Lyapunov function. The adaptive law uses an estimation of velocity based on a robust exact differentiator (RED) implemented as a variation of the super-twisting algorithm. The adaptive proportional derivative controller is evaluated on a simulated three floor building-like structure. The set of simulations considered the presence of an external perturbation forced by a non-regular movement of the building basement. The controller shows to be efficient to counteract the effect of external mechanical vibrations. The effect of the vibrations amplitude on the controller performance is also evaluated. The performance of the proposed controller was superior to the standard proportional derivative controller as it is proven in this study.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Identificación de parámetros, Control de Sistemas Lineales
Resumen: En este artículo se presenta al quadrirotor comercial AR-Drone 2.0 de Parrot como una plataforma robótica para uso en investigación. Se describe el hardware con el que cuenta el drone así como el software necesario para controlarlo. Se muestra como realizar tareas básicas de movimiento con drone y la caracterización experimental de su comportamiento. Finalmente se implementa una ley de control que permite al drone el seguimiento de trayectorias.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Control de Sistemas No Lineales, Observadores no lineales
Resumen: En este trabajo se presenta una estrategia de control para un robot móvil omnidireccional sujeto a retardos de tiempo en las entradas de control. Por medio de un cambio de variable adecuado, se desarrolla un predictor-observador que provee una estimación de los estados del sistema, T unidades de tiempo en el futuro, los cuales son utilizados para proponer una retroalimentación de estados que resuelve el problema de seguimiento de trayectorias. Se muestra formalmente la convergencia de los estados predecidos así como también la convergencia de los errores de seguimiento. La estrategia de control presentada constituye formalmente una generalización particular al caso no lineal del conocido predictor de Smith, el cual resuelve un problema similar en el caso de sistemas lineales.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica
Resumen: En este trabajo se presenta una estrategia de control para la interacción bilateral entre múltiples robots y un humano mediante contacto físico reconociendo la intención del humano para el control de movimiento del grupo de robots no-holonómicos. La intención del humano se modela mediante impedancia mecánica, sensando la fuerza y orientación deseada por parte del humano para guiar al grupo de robots a través de ambientes no estructurados. Se toma en cuenta la dinámica de los robots para mejorar el desempeño de la interacción. Se prueba la estabilidad de los controladores empleando la teoría de Lyapunov. Los experimentos reales de la interacción robots-humano muestran el correcto desempeño de los controladores propuestos.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Control de Sistemas Lineales, Sistemas Electromecánicos
Resumen: En este trabajo se describe el diseño y control de un robot basado en un péndulo invertido sobre dos ruedas. El objetivo del diseño es generar una plataforma flexible que pueda ser usada con fines educativos y de investigación. La selección de los componentes de hardware, los sensores, el procesamiento digital de las señales, el modelado y el control del robot son tratados a lo largo del trabajo.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica
Resumen: A robot usually do not have a programmed representation of the world he inhabits, but he has sensors that allows him to explore it, build its map and simultaneously placed himself in it. This problem is known as simultaneous localization and mapping (SLAM) and have been solved different techniques like theoretical estimation, likelihood maximization, pairing using sensor readings and qualitative characteristics of the environment. In RoboCup the maps is a ``soccer field'' of known dimensions, materials, colors and markings defined by the regulations. The map is fixed, not too complex and known at least to the robot programmer. Since the map is known a robot only needs to estimate its localization in it, this is essential ``to seem intelligent'' during a match between small humanoids ( kidsize). This article discusses how the robot can use its vision to locate himself in the field by using the position of the goals and the lines of the field. In one case it uses the apparent size of the landmarks and in another case the vanishing points of the lines on the field.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Sistemas multi-agente
Resumen: Formation, marching and inter-robot collision avoidance are fundamental problems in the motion coordination of mobile robots. The control strategies are decentralized because every robot does not possess all information about the positions and goals of the other robots and it enables collision avoidance laws only in the proximity of another robots. This paper extends our previous works dedicated to the case of motion coordination of omnidirectional point robots, to the case of the kinematic model of car-like mobile robots. It is demonstrated the convergence of the formation and marching strategies applies to any communication graph, using the properties of the Laplacian matrix and artificial vector fields. The approaches are tested by numerical simulations with a virtual reality environment.

Palabras claves: Procesos biológicos, Sistemas Biomédicos, Sistemas Caóticos
Resumen: Se presenta una metodología para el estudio y diagnóstico del daño al músculo cardiaco, basada en teoría de nudos y la dinámica mostrada en electrocardiogramas. Algunas ventajas adicionales que representa el método a nivel práctico es el uso de una técnica de adquisición de datos no invasiva, cuya infraestructura es estándar en clinicas y hospitales. La detección temprana de afecciones cardiacas y su correcto diagnóstico es un tópico bajo intensa investigación en medicina. La metodología propuesta analiza la dinámica de la actividad del corazón aplicando teoría de nudos. Utilizando el invariante topológico calculado en cada caso, se encuentran similitudes y diferencias por comparación con casos canónicos de la base de datos de physionet.

Palabras claves: Control de Sistemas No Lineales, Procesos biológicos
Resumen: Desde su descubrimiento en 1983, el Virus de Inmunodeficiencia Humana (VIH) ha motivado un gran número de investigaciones; y aunque no se conoce la forma de erradicar la infección, el tratamiento antirretroviral (TARV) ha logrado revertir la progresión de la enfermedad, al reducir y mantener la carga viral en niveles indetectables y en niveles aceptables el recuento de linfocitos CD4; sin embargo, sus efectos adversos son de consideración. Por tanto, en este trabajo se estudia la aplicación de linealización para el diseño de leyes de control que, además del cumplimiento de los objetivos del TARV, consideren la reducción de los efectos secundarios del mismo.

Palabras claves: Procesos biológicos, Sincronización de sistemas, Otros Tópicos Afines
Resumen: En este documento presentamos el análisis espacio-temporal del dengue en dos departamentos de Colombia, por medio de transformadas wavelet. Este análisis permite estudiar los componentes en frecuencia de la ocurrencia del dengue en dichos departamentos. Particularmente, la transformada wavelet cruzada y su ángulo de fase permiten encontrar la relación entre las epidemias de ambos departamentos. Los resultados obtenidos muestran una frecuencia predominante de cuatro años entre los dos departamentos. Sin embargo, en el año 2008, la periodicidad de los brotes disminuye a aproximadamente tres años. Adiciionalmente, según el análisis de ángulos de fase, la epidemia de dengue en el departamento de Norte de Santander adelanta a Santander en la mayoría del tiempo estudiado. Como trabajo futuro, esta metodología se puede expandir a toda Colombia con el fin de encontrar patrones espacio-temporales de la epidemia en el país.

Palabras claves: Procesos biológicos, Sistemas estocásticos, Procesos biotecnológicos
Resumen: En este estudio, corazones de ratón son aislados y estimulados eléctricamente con trenes de pulsos inducidos con ruido blanco aditivo con el objetivo de analizar la respuesta cardiaca debida a la variabilidad inherente al potencial de acción. Los resultados muestran que con la presencia de variabilidad inducida en el estímulo, el rango en el cual la frecuencia de respuesta cardiaca responde adecuadamente a incrementos en la frecuencia de estimulación se amplía y el umbral de fibrilación se desplaza a altas frecuencias, comparada con estímulos sin variabilidad inducida. Entonces, la presencia de ruido eficientiza la respuesta cardiaca.

Palabras claves: Procesos biológicos, Sistemas Biomédicos, Sistemas discretos
Resumen: Las señales cuasi-periódicas fisiológicas (QPF) como el electrocardiograma (ECG) son de utilidad para detectar diversas patologías. El monitoreo frecuencial de estas señales es indispensable en las unidades de cuidados intensivos pero puede verse afectado debido a que éstas son susceptibles a ruido y/o movimientos de sensores. La mayoría de los algoritmos utilizados en la actualidad para la estimación frecuencial en señales biomédicas se basan en la detección de eventos en el dominio del tiempo. El propósito de este trabajo es presentar una alternativa para generar estimados frecuenciales en señales QPF mediante un algoritmo basado en el dominio de la frecuencia. El algoritmo propuesto es un método iterativo que consiste en la modulación en frecuencia de un filtro paso banda y un diferenciador para obtener estimados frecuenciales a partir de la primera armónica y su derivada.Distintas pruebas son usadas para comparar el desempeño del algoritmo con respecto a algoritmos usados en equipos disponibles actualmente. Se presentan posibles aplicaciones a la estimación del ritmo cardiaco (Heart Rate, HR) en señales electrocardiográficas y señales de presón arterial. Para validar los resultados se usan los estimados obtenidos por algoritmos detectores del complejo QRS, además de agregar como referencia dos casos teóricos.

Palabras claves: Identificación de parámetros, Procesos biológicos
Resumen: La motilidad del espermatozoide, una propiedad que radica en su flagelo, es la capacidad de realizar movimientos complejos y coordinados necesarios para el proceso de fecundación. Se sabe que el batido flagelar del espermatozoide de erizo de mar es regulado por la composición iónica del medio, sin embargo hasta el momento no se cuenta con una parametrización adecuada de la motilidad que nos permita evaluar de manera sencilla cómo estos cambios en el medio afectan la motilidad del espermatozoide. En este trabajo se exploró la búsqueda de parámetros para la evaluación de la motilidad del espermatozoide de erizo de mar, Strongylocentrotus purpuratus, los cuales serán útiles para el estudio de efectos biológicos; para ello se monitoreó el nado de 97 espermatozoides bajo un espacio confinado, mediante la implementación de un algoritmo basado en el seguimiento de partículas que nos permitió caracterizar tres parámetros de motilidad del espermatozoide de erizo de mar: radio de curvatura media, rapidez instantánea y cambio del ángulo del vector velocidad. Además, encontramos que el cambio del ángulo del vector velocidad, puede ser utilizado para medir indirectamente la frecuencia de batido del flagelo.

Palabras claves: Redes neuronales, Sistemas Biomédicos, Robótica y Mecatrónica
Resumen: In general, heart medical diagnosis devices are reliable and efficient; however, they are only present in huge or modern hospitals. Heart murmurs are one of the typical heart problems. In this paper, we propose a radial wavelet neural network (RWNN) classifier for cataloging two real heart murmurs (pulmonary insufficiency, PI; and tricuspid insufficiency, TI). The extended Kalman filter (EKF) is used as a learning algorithm for a Recurrent Wavelet Neural Network. The network inputs are nineteen dimensional features, extracted from real cardiac cycles, and three classification outputs. The proposed model captures the complex nature of the heart cycles more efficiently than a multilayer perceptron trained with Levenberg-Marquardt training algorithm and classify them accurately. The proposed model is trained and tested using real heart cycles in order to show the applicability of the proposed scheme.

Palabras claves: Redes neuronales, Modelado de sistemas dinámicos, Otros Tópicos Afines
Resumen: En este trabajo, se presenta el desempeño de dos tipos de redes neuronales artificiales (RNA) para predecir el comportamiento de emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) de un motor de combustión interna (MCI). Los modelos están basados en la red de base radial (RBF) y la red de árboles de modelos locales lineales (LOLIMOT). Para llevar a cabo el entrenamiento de las RNA, se han extraído datos de un motor de gasolina de 1.6 L, acoplado a un dinamómetro hidráulico. Las variables medidas del MCI para predecir NOx son la velocidad del motor, el tiempo de inyección, el ángulo del pedal del acelerador, la presión del múltiple de admisión, el flujo de combustible inyectado y el ángulo de ignición. El desempeño de las diferentes RNA fue evaluado usando criterios de evaluación estadísticos estándar. Los resultados muestran que el uso de las redes RBF y LOLIMOT son capaces de predecir el comportamiento de las emisiones de NOx con coeficientes de correlación R2 = 0.97979 y R2 = 0.99452 respectivamente.

Palabras claves: Redes neuronales, Modelado de sistemas dinámicos, Otros Tópicos Afines
Resumen: Redes neuronales artificiales (RNA) de funciones de base radial (RBF) y multilayer perceptron (MLP) fueron empleadas para desarrollar modelos para la predicción de turbidez del efluente de una planta de tratamiento de las aguas residuales de la presa San José en San Luis Potosí (México). Con el fin de mejorar el desempeño de la RNA, la selección de los datos de entrenamiento y prueba de las RNA se utiliza una técnica de bootstraping, para determinar el número de neuronas en la capa oculta de las RNA. El desempeño de los modelos basados en RNA se mide a partir del porcentaje de error medio absoluto (MAPE) y el coeficiente de correlación R2. Los coeficientes de correlación máximos para la predicción de turbidez son de R2 = 0.9856 y R2 = 0.9722 que pueden ser obtenidos con la red MLP y RBF respectivamente.

Palabras claves: Redes neuronales, Modelado de sistemas dinámicos, Otros Tópicos Afines
Resumen: En este trabajo, se presenta el modelado del nivel de ruido en una zona urbana. Los modelos son basados en dos tipos de redes neuronales artificiales (RNA), la red de base radial (RBF) y la red perceptron multicapa (MLP). Para llevar a cabo el entrenamiento de las RNA, se ha medido el nivel de ruido LAeq en diferentes puntos de una zona urbana mediante un sonómetro. Para realizar la selección de los datos de entrenamiento y prueba de las RNA se utiliza una técnica de bootstraping. Mientras que el número de neuronas en la capa oculta se determina a partir de porcentaje de error medio absoluto (MAPE) y el coeficiente de correlación R2. De acuerdo a los resultados obtenidos en este trabajo, la red MLP es capaz de predecir el nivel de presión sonora con un coeficiente de correlación R2 = 0.99883, menor al obtenido mediante la red neuronal RBF con R2 = 0.99904.

Palabras claves: Control Inteligente, Redes neuronales, Control difuso
Resumen: Se desarrolló un controlador neuro-difuso con predictor de Smith (NDPS) para el control efectivo de la distribución de agua en un tramo de un canal principal de riego (planta), con el objeto de mejorar la eficiencia y reducir las actuales pérdidas de agua por concepto de operación en los sistemas de riego. Se obtuvo un modelo matemático con un aceptado grado de adecuación del tramo de canal de riego objeto de estudio. Se diseñó un controlador neuro-difuso, el cual integra conocimiento y auto-aprendizaje y dispone en su estructura interna de un predictor de Smith (PS), para compensar el efecto del retardo de tiempo dominante de la planta. Finalmente, se muestran los resultados experimentales comparativos de funcionamiento del controlador NDPS con otro controlador PI con PS, ambos diseñados bajo las mismas especificaciones de respuesta temporal, con el objetivo de evaluar sus respectivos desempeños frente al efecto de perturbaciones y de variaciones de los parámetros dinámicos de la planta objeto de estudios. Los resultados obtenidos de estos experimentos muestran una respuesta temporal mucho más rápida, con una mejor atenuación del efecto negativo de las perturbaciones, así como con un grado de robustez superior del controlador NDPS desarrollado.

Palabras claves: Redes neuronales, Sistemas Eléctricos de potencia, Modelado de sistemas dinámicos
Resumen: The objective of this paper is to present the operation of a Switched Reluctance Generator 6x4, three phase. For this, a computational model capable of showing the dynamics of its operation was developed in Matlab Simulink. In order to put the effect of magnetic saturation in the simulation, an Artificial Neural Network was developed from real database and attached to the model. The results show with higher fidelity the dynamics of the operation, besides proving the functionality of this machine in generator mode.

Palabras claves: Control discontinuo (modos deslizantes), Control de Sistemas No Lineales
Resumen: En el actual trabajo se presenta un método constructivo y simple para diseñar funciones de Lyapunov para una clase de sistemas dinámicos homogéneos. El método está fuertemente basado en las características de homogeneidad y la estructura de tipo polinomial tanto de el campo vectorial del sistema como de la función de Lyapunov propuesta. Una herramienta fundamental en el proceso de diseño de la función es un resultado algebraico conocido como Teorema de Pólya. Dicho Teorema es usado para determinar la positividad definida de la función de Lyapunov y la negatividad definida de su derivada temporal. Aunque el método puede ser utilizado para sistemas de orden arbitrario, en este trabajo se pone a prueba con dos ejemplos de segundo orden. El primero es el diferenciador por Modos Deslizantes conocido como Algoritmo Super-Twisting. Para este, se diseña una función de Lyapunov suave. En el segundo ejemplo se diseña una función de Lyapunov para un doble integrador en lazo cerrado con un controlador homogéneo de tiempofinito.

Palabras claves: Control discontinuo (modos deslizantes), Control de Sistemas No Lineales, Observadores no lineales
Resumen: Como principal contribución de este artículo, se presenta una función de Lyapunov para el algoritmo por Modos Deslizantes Super-Twisting. Sin embargo, la mayor relevancia del trabajo es que por primera vez en la literatura se introduce una función una vez diferenciable con continuidad para el algoritmo Super-Twisting. Tal característica de suavidad, permite que la función sea utilizada para aplicar fácilmente los teoremas clásicos para análisis de sistemas no lineales, tales como, los de estabilidad de Lyapunov, Estabilidad Entrada-Estado y de Pasividad.

Palabras claves: Control discontinuo (modos deslizantes), Control de Sistemas No Lineales
Resumen: Encontrar funciones de Lyapunov (FL) explícitas para estudiar la estabilidad de sistemas dinámicos involucra, siempre, resolver una ecuación en derivadas parciales (EDP), tarea que en general está lejos de ser sencilla. A pesar de que existe un gran número de métodos que permiten obtener FL, no existe un método sistemático universal. Por lo anterior se puede decir que el problema de obtención de FL permanece abierto para muchas clases de sistemas no lineales, en particular para los algoritmos por Modos Deslizantes de Orden Superior. Es posible utilizar la propiedad de homogeneidad de ciertos sistemas como auxiliar en la obtención de funciones de Lyapunov, así, en este trabajo se presenta un método sistemático para diseñar FL para sistemas homogéneos de segundo orden. En comparación con métodos previamente reportados, el que aquí se expone permite obtener funciones de Lyapunov explícitas para un conjunto mayor de sistemas dinámicos homogéneos y reduce significativamente el análisis de definitividad de signo. El método se aplica a un sistema por Modos Deslizantes de Segundo Orden conocido como algoritmo Terminal. Para dicho sistema, se obtiene una familia de FL de grado homogéneo arbitrario.

Palabras claves: Control discontinuo (modos deslizantes), Observadores no lineales, Control robusto
Resumen: In this paper we provide an output feedback (OF) scheme for an uncertain system with a well-defined relative degree 2 with respect to the measured output. For that, we use two specific second-order sliding mode algorithms to implement the OF. Firstly, we consider the design of a state feedback (SF) control based on a terminal sliding algorithm, which assures finite-time convergence and robustness under bounded perturbations. Secondly, we design a finite-time convergent and robust observer to estimate the state of the plant. The observer is based on the super-twisting (ST) algorithm. For the terminal sliding controller and for the ST based observer, we have proposed smooth strict Lyapunov functions. Finally, the stability analysis of the interconnection of the observer and the controller in the OF scheme is established by Lyapunov arguments, in the same spirit as it is done for the observer-based OF control in conventional nonlinear control. It is shown that the gains of the observer have to be designed taking into account the gains of SF controller in order to ensure the robustness of the OF.

Palabras claves: Control discontinuo (modos deslizantes), Observadores no lineales, Control de Sistemas No Lineales
Resumen: En este trabajo se propone una técnica en el diseño de observadores, para una clase de sistemas mecánicos, que son no lineales de grado relativo dos respecto a entradas desconocidas. La técnica de diseño presenta un esquema en cascada, que combina dos métodos: disipatividad y modos deslizantes. La primera, es usada para asegurar la convergencia a una región acotada de las dinámicas de estimación, que garantiza la utilización de un diferenciador por modos deslizantes y así obtener convergencia en tiempo finito a los estados reales. El diseño de estos observadores se reduce a la resolución de desigualdades matriciales, que en muchos casos puede ser llevada a una desigualdad matricial lineal (LMI, por sus siglas en inglés); mencionaremos una alternativa para llevar la desigualdad matricial obtenida a una LMI.

Palabras claves: Control discontinuo (modos deslizantes), Control robusto, Control de Sistemas No Lineales
Resumen: En este artículo se presenta un método para robustecer controladores nominales para una clase de sistemas no lineales de orden arbitrario de una sola entrada mediante el algoritmo Super-Twisting. El problema está formulado como la estabilización de una cadena de integradores con perturbaciones/incertidumbres Lipschitz en el tiempo acopladas al canal de control. Se diseña una superficie de deslizamiento de grado relativo 1 dependiente de las trayectorias del sistema en lazo de cerrado con el control nominal, tal que cuando el modo deslizante de primer orden es alcanzado en tiempo finito por medio del controlador Super-Twisting, la dinámica obtenida es equivalente al sistema nominal, es decir, robusta con respecto a las perturbaciones/incertidumbres.

Palabras claves: Detección y Aislamiento de Fallas, Redes neuronales, Sistemas Electromecánicos
Resumen: El presente trabajo es la continuación de una serie de investigaciones sobre el diagnóstico de fallas eléctricas de estator y rotor en el motor de inducción trifásico. Se utiliza el fasor de espacio instantáneo de Park (ISP por sus siglas en inglés) de las corrientes del estator y la transformada rápida de Fourier (FFT2) para identificar el espectro de firma de falla. Se aprovecha la ventaja que ofrecen las herramientas wavelet para descomponer una secuencia discreta del módulo del ISP a una frecuencia de muestreo constante en diferentes bandas de frecuencia y mediante la medición de la densidad espectral de potencia de los coeficientes wavelet de la banda de interés y el uso de un clasificador basado en redes neuronales artificiales es posible efectuar el entrenamiento de la misma para la detección de problemas eléctricos del estator y rotor. Se estudiaron casos de falla eléctrica de estator drástica e incipiente y para el caso de la falla de rotor el caso de la falla incipiente ambas a nivel de simulación y experimental.

Palabras claves: Detección y Aislamiento de Fallas, Sistemas LPV, Control robusto
Resumen: Considerando los sistemas lineales invariantes en el tiempo (LTI) continuos con incertidumbres politópicas, esta contribución presenta un método para la síntesis de filtros robustos de detección y diagnóstico de fallas. Tomando ventaja de los reconstructores de entradas desconocidas, los filtros se diseñan como observadores proporcional-integral (PIO), considerando y resolviendo un problema de control por realimentación estática de la salida (SOF), donde la ganancia de realimentación corresponde a las matrices de diseño del PIO. El método está basado en condiciones de desempeño modificadas, establecidas a partir de las normas HH_2/HH_infty, las cuales se describen como desigualdades matriciales lineales, LMIs. La generación de los residuos, producto de los filtros robustos, se obtiene aplicando esas condiciones modificadas sobre los sistemas con perturbación desconocidas y sujetos a incertidumbres paramétricas. Los parámetros inciertos se suponen que pertenecen a un politopo. Las condiciones de desempeño HH_2/HH_infty extendidas se obtienen por medio del lema de proyección. El diagnóstico de las fallas se alcanza en primer lugar, estableciendo condiciones de detectabilidad y separabilidad. En segundo lugar, diseñando un banco de filtros basados en PIOs.

Palabras claves: Control tolerante a fallas, Aplicaciones industriales, Control de Procesos
Resumen: Se presentan las soluciones adoptadas al implementar un esquema en línea de localización de fugas en tuberías con perfiles topográficos generales y que conducen líquidos incompresibles. El trabajo básico consistió en agregar un esquema de detección y localización de fugas a un sistema industrial SCADA que regula la distribución del líquido desde la fuente hasta el usuario final. En particular, se resolvieron problemas colaterales a la teoría de diagnóstico de fallas que resultaron importantes para el éxito del desarrollo industrial. Por lo que respecta a la expresión para la estimación de la fuga se consideró como una extracción lateral en vez de usar el perfil de la presión ya que este último enfoque resultó poco robusto. En cuanto al estimado de la fricción del ducto se optó por un estimado en línea en vez de la expresión función de parámetros físicos, reportada en la literatura, debido a la variabilidad del fluido. Por lo que respecta al manejo de tuberías con perfiles topográficos genéricos se transformó la presión del fluido en la carga piezométrica, logrando expresiones simples de implementar. Aspectos importantes para la integración del localizador con el SCADA fueron la asincronía de los datos y el acceso a ellos, lo cual hizo necesario consideraciones prácticas y el uso de base de datos. La aplicación del algoritmo de localización con sensores de diferente ancho de banda y sensibilidad evidencia la vulnerabilidad del localizador a las mediciones y de ahí la importancia en la selección de estos.

Palabras claves: Detección y Aislamiento de Fallas, Modelado de sistemas dinámicos
Resumen: In this paper, we introduce a new scheme for leak location in water distribution networks. It is based on a new representation that we propose to call the Leak Signature Space (LSS). In that space, a specific signature can be associated to each leak location that does not depends on the leak magnitude. The LSS relies on an analysis of the linear dependencies between pressure residuals. Besides, its dimension depends on the number of sensors installed in the network. This new approach, whose robustness can be improved through a time horizon analysis, allows to infer the location of a given leak by comparing the position of its signature in the LSS with other leak signatures references. The efficiency of the method is highlighted on a real network with various scenarios involving different number of sensors and the potential presence of noise in the measurement.

Palabras claves: Detección y Aislamiento de Fallas, Observadores no lineales, Sistemas Electrónicos de Potencia
Resumen: El presente trabajo aborda la problemática de detección y aislamiento de fallas de interruptor abierto en el convertidor multinivel de diodo enclavado operando como inversor de un sistema fotovoltaico interconectado con la red eléctrica. La metodología propuesta plantea un nuevo esquema de diagnóstico en el cual se fusionan los enfoques basados en modelos y procesamiento de datos. De esta manera, un conjunto de 18 escenarios de falla en los interruptores del inversor pueden ser plenamente identificados. Por una parte en la perspectiva basada en modelos, las fallas del actuador son modeladas considerando estructuras aditivas en la dinámica del sistema. Posteriormente, se propone emplear un banco de observadores proporcional-integral (PI) por modos deslizantes para la estimación de estados y perfiles de falla. En este caso, los perfiles de falla del actuador son caracterizados a partir de un término en corriente directa (CD) más componentes oscilatorias. Por otra parte, se añade información adicional al sistema de diagnóstico mediante el procesamiento de las señales de corriente. Así, a partir de una caracterización direccional de los residuos generados, se logran detectar y aislar las condiciones de falla en los interruptores de potencia del inversor multinivel. Finalmente, el algoritmo de diagnóstico propuesto es evaluado mediante la simulación del sistema fotovoltaico bajo condiciones de falla de interruptor abierto en el inversor, y considerando una configuración de control en lazo abierto.

Palabras claves: Detección y Aislamiento de Fallas, Identificación de parámetros, Otros Tópicos Afines
Resumen: Nos últimos anos, os métodos de monitoramento da integridade de estruturas civis e mecânicas, i.e. detecção de danos, análise de fadiga e gerenciamento baseado em risco de estruturas, vêm recebendo grande interesse de vários campos da ciência e da engenharia. Este trabalho utiliza uma ferramenta matemática de cálculo e de processamento de sinais relativamente nova, a qual usa uma análise tempo-frequência que fornece informações mais detalhadas sobre sinais não estacionários. Estamos falando da Transformada de Wavelet. Primeiramente, a Transformada Contínua de Wavelet é utilizada para identificar os parâmetros modais, tais como frequências naturais e taxas de amortecimento, de uma estrutura linear com 4 graus de liberdade (DOF). A seguir, o método é aplicado em uma estrutura não-linear com 414-DOF, que representa um prédio de 20 andares. Os resultados obtidos comprovam a eficácia da técnica usada na identificação de parâmetros modais de estruturas.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Modelado de sistemas dinámicos, Sistemas Electromecánicos
Resumen: The biped Scout's gait stability is ensured by the ZMP concept. A lot of work has already been carried out to generate trajectories based on this criterion: ZMP should be placed within the convex hull of the footprint. In previous papers of the authors, in order to assure that this is fulfilled and due to reasons of computing time saving, an arbitrary rectangular safety zone (inside the footprint) was defined for trajectory planning. However, it remained the question about how could it be defined in a way that uncertainties in the model would be directly taken into account. This work aims at the computation of a less conservative ZMP safety zone relying on the robot's motion equations and the definition of error factors. Not only will implementing a better definition of the safety zone for the ZMP allow us to improve the process of trajectory planning, but also the dynamic stability of the biped during walking.

Palabras claves: Control basado en pasividad, Modelado de sistemas dinámicos, Sistemas Electrónicos de Potencia
Resumen: Para el sistema convertidor Buck-Motor de CD un control por retroalimentación de estado, lineal, invariante en el tiempo, basado en la Realimentación de la Salida Pasiva de la Dinámica Exacta del Error de Seguimiento (ETEDPOF) estabiliza de forma semi-global el error de seguimiento de trayectoria a cero. La estructura de la distribución de energía de esta configuración posee una interpretación física que incluye un campo vectorial conservativo, un campo vectorial disipativo, un campo de potencia externa y un campo de control. Se debe satisfacer una condición natural de acoplamiento en la disipación entre el campo disipativo y el campo de control para poder aplicar este esquema. Pruebas experimentales muestran la conveniencia de este esquema de control para el seguimiento de una trayectoria de velocidad angular en el motor de CD.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica
Resumen: Se presenta un método de optimización secuencial en el diseño y control del tren de potencia de un robot manipulador, cuyos componentes principales son motor, reductor y carga en cada articulación. Los objetivos de optimización son minimizar el peso/costo total de diseño mediante una selección apropiada de componentes comercialmente disponibles, y minimizar el error de seguimiento de trayectoria. La dinámica del robot y las características de los componentes como: las inercias de ambos motor y reductor, la eficiencia de los reductores del robot, la relación de reducción, entre otros, son considerados en el modelo del tren de potencia. La optimización de diseño en las articulaciones del robot esta sujeta a criterios de factibilidad dinámica y operación para realizar alguna tarea determinada. Para mostrar el desempeño del método propuesto, se presenta un ejemplo de aplicación con parámetros de un robot de 3 grados de libertad que se encuentra en el laboratorio de la Sección de Mecatrónica, en el Cinvestav; utilizando un algoritmo evolutivo de optimización con restricciones llamado Método Complex propuesto por Box (1965), que puede utilizar tanto variables de decisión discretas como continuas.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Cómputo para control
Resumen: Los métodos de generación de movimientos humanoides basados en dinámica inversa jerárquica (DIJ) son capaces de resolver un conjunto de tareas de fuerza-movimiento simultáneamente. Este enfoque requiere calcular varios operadores para proyectar la dinámica residual del robot en el espacio de la tarea. El presente trabajo propone algoritmos eficientes para calcular los operadores críticos que están involucrados en las proyecciones recurrentes. En particular, se propone un algoritmo que aprovecha la dispersión de la matriz de inercia del espacio articular propia de robots humanoides. También se deriva un algoritmo que permite incorporar la parametrización con cuaternios unitarios en tareas que utilizan la orientación espacial. Finalmente, se formula un algoritmo para calcular la derivada temporal de las matrices Jacobianas que definen a las tareas. Se muestran simulaciones con el robot humanice NAO.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Sincronización de sistemas, Sistemas multi-agente
Resumen: En este trabajo se presenta el estudio del problema de consenso en redes de agentes de primer orden considerando que en la comunicación entre los nodos existe un retardo de tiempo asociado. Estudios reportados anteriormente muestran que el retardo máximo en la comunicación que puede soportar una red depende de la topología de la misma. En este documento se propone un esquema de control basado en la predicción de estados futuros que permite aumentar el retardo de tiempo en la comunicación, lo que significa, que no depende de la topología de la red. Se presenta el desarrollo teórico del problema y se realizan simulaciones numéricas que muestran la efectividad de la solución propuesta.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Sistemas multi-agente, Control discontinuo (modos deslizantes)
Resumen: Recently, distance based formation of groups of mobile robots is attracting researchers to provide a better format for decentralized control strategies. However, the setup formulation introduces rigidity problems and additional undesired local minima in the formation convergence standard algorithms. This paper explores the use of combined distance-based attractive-repulsive potentials to simplify the navigation problem as well as the use of angular information between robots to avoid unwanted formation patterns that verify the distance constraints. The proposed algorithms are analyzed for the case of omnidirectional robots in a two-dimensional environment and tested by numerical simulations showing a sliding mode behavior to reach the intended formation configuration.

Palabras claves: Sistemas Biomédicos, Modelado de sistemas dinámicos, Sincronización de sistemas
Resumen: Here we present the electronic implementation of the mathematical model of a pancreatic β cell. This model describes the dynamics of a singular cell among a cluster of cells located in the Langerhans islet. The designed circuit presents high resemblance with the original model and its dynamical properties. Considering the adjustment of the fast and slow equation parameters, different behaviors of electrical activity in its membrane potential may be acquired from the experimental model, such as: an active β cell with square-wave bursting, an inactive cell with a constant membrane potential and a continuous spiking β cell. Due to the fact that synchronization is necessary among the cluster of cells in order to release the insulin protein into the blood stream, we describe here an experimental coupling based on the proposed circuit of the β cell. In order to prove the feasibility of the circuit, electronic emulations are presented.

Palabras claves: Sistemas Biomédicos, Robótica y Mecatrónica, Control de Sistemas No Lineales
Resumen: The problem of robust control applied to control the position of an ankle prosthesis based on disturbance estimation has been addresses in this study. Active disturbance rejection control was the paradigm used for controlling the robotic prosthesis by means of a direct active estimation. Based on this active estimation, the robust controller implemented the disturbance cancellation providing a fast converge to the origin of the tracking error. The uncertainties identification was based on the application of extended state high gain observers.This identification was useful to force the tracking between the actual position and force needed in the ankle prosthesis and some reference values obtained by a biomechanical gait cycle analysis. Therefore, the estimated states provided were used to implement a robust output feedback controller that was effective to reject actively the perturbations and forced the trajectory tracking to a small vicinity of the origin. The controller was implemented in numerical simulations for showing the convergence of the tracking error. The convergence of this tracking error to the region around the origin was obtained within the first second of simulation.

Palabras claves: Sistemas Biomédicos, Sistemas hombre-máquina, Robótica y Mecatrónica
Resumen: En este trabajo se presenta el estado del arte de estrategias de control para prótesis transfemorales inteligentes. También, se presenta una propuesta de estrategia de control que considera la variación de parámetros de marcha en personas. La estrategia utiliza dos algoritmos: 1) algoritmo de estimación de trayectoria, y 2) algoritmo de seguimiento de trayectoria. La estrategia se basa en la caracterización del ángulo de cadera en actividades cotidianas, además de utilizar la semejanza de movimientos entre personas de similar antropometría y fenotipo. El algoritmo de estimación utiliza el ángulo del muñón y parámetros de marcha para estimar la posición de la prótesis en tiempo real. El objetivo principal es sincronizar los movimientos de prótesis-muñón para desarrollar una marcha más ad hoc a las características antropométricas del usuario. Asimismo, se pretende que la prótesis se adapte automáticamente a diferentes velocidades de marcha.

Palabras claves: Sistemas Biomédicos, Robótica y Mecatrónica, Identificación de parámetros
Resumen: The need to understand the control strategies utilized by humans in their everyday activity requires the measurement of several variables which pertain to different aspects of the interaction with the environment. Most often these measurements can be grouped as kinematic, dynamic and biological-feedback variables. Hence, there is a strong need for the acquisition, analysis and synchronization of the information measured by a variety of transducers. We created a sensor-fusion suite for the acquisition of biometric information that can be used for the estimation of human control strategy in a variety of everyday tasks. This work focuses on the experimental validation of the integrated motion capture sub-system based on raster images. The system was able to capture the complex dynamics of a flexible robot by means of two inexpensive web cameras. Finally, modelling quiet standing of humans as a second order inverted pendulum the instrumental setup was used to estimate the parameters that characterize the system during a recovery from a fall.

Palabras claves: Sistemas Biomédicos, Sistemas hombre-máquina
Resumen: El presente artículo muestra los aspectos críticos para la correcta adquisición de señales EEG los cuales están relacionados con el estudio de interfaces cerebro-computadora (BCI). Se hace mención a determinados productos de hardware y software comerciales para el manejo de señales provenientes de la corteza cerebral. Se presentan algunos experimentos donde se contrasta la forma en que las señales EEG se distorsionan cuando intervienen disturbios externos en la etapa de adquisición. Se presenta la aplicación P300 Speller y los porcentajes de éxito en la identificación; la reducción de disturbios externos y las iteraciones en el proceso de entrenamiento de los algoritmos.

Palabras claves: Sistemas Biomédicos, Sistemas Caóticos, Modelado de sistemas dinámicos
Resumen: En este trabajo se presenta un circuito electrónico digital que genera señales sintéticas de electrocardiograma (ECG) utilizando una modificación del modelo matemático propuesto Gois et. al. (2009). Con el circuito electrónico propuesto se pueden generar ritmos cardiacos normales y patológicos representados por señales ECG. Los ritmos patológicos son generados por cambios de acoplamiento o por un estímulo externo. Cada una de las señales generadas se evalúa calculando su exponente de Lyapunov, espectro de potencia y plano fase. Los resultados muestran que cuando se presenta una fibrilación ventricular la señal ECG es caótica.

Palabras claves: Control tolerante a fallas, Control de Sistemas No Lineales, Observadores no lineales
Resumen: In this paper, a fault tolerant Fuzzy-Model-Predictive Control (FMPC) with integral action method for a class of nonlinear systems is proposed. At each sampling time, MPC solves an optimization to achieve desired set points and control objectives. The feasibility of optimization problem provides the guarantee of the nominal asymptotic stability. However the optimization can be infeasible due to faults. This motivates the development of the proposed approach to recover feasibility without violating constraints imposed on control inputs and system states. Nonlinear systems subject to actuators and/or sensors faults are described by Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model. The objective of this approach is to design a Fault Tolerant Controller (FTC). State vector and faults are estimated by a T-S fuzzy observer. The gains of the fuzzy observer and the pre-stabilized control law are obtained by solving a Linear Matrix Inequality (LMI) derived from the Lyapunov theory. The validity of the proposed FTC strategy with Unmeasurable Premise Variables (UPV) and its application to faults tolerance is illustrated by an academic example.

Palabras claves: Modelado de sistemas dinámicos, Redes neuronales, Sistemas Electromecánicos
Resumen: Este trabajo presenta la identificación neurodifusa de un motor de corriente directa conectado en excitación separada y que tiene acoplado en su flecha un freno electromagnético para aplicarle perturbación. El procedimiento de identificación incluye el experimento para realizar la colecta de datos, el entrenamiento de un sistema de inferencia difusa basado en una red adaptable ANFIS por sus siglas en ingles y su validación con datos frescos. También se realiza una prueba de validación en tiempo real donde se comparan los datos proporcionados por el modelo con las mediciones que provienen del motor. Los resultados obtenidos son exitosos y se pretenden utilizar a corto plazo en el diseño de controladores basados en modelos neurodifusos para controlar la velocidad del motor en tiempo real y realizar el seguimiento de trayectorias de diversos tipos de señales de entrada.

Palabras claves: Control difuso, Control Inteligente, Control de Sistemas No Lineales
Resumen: This paper aims to analyze and compare the differents kinds of Fuzzy Logic and Classic Controllers, PI, PD, and PID to level control. Using a real second order didactic plant with a smooth nonlinearity, so we could evidence, in practice, the real potential of fuzzy controllers to nonlinear systems. In situations there is required high performance without forcing the actuator.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Control difuso, Control Inteligente
Resumen: La lógica difusa se ha convertido en una alternativa interesante para el control de diferentes sistemas que resultan difíciles de modelar analíticamente. En el área de robots manipuladores se han presentado varias publicaciones que utilizan esta estrategia, pero muy pocas emplean cámaras como sensores. En este artículo se propone una metodología de control difuso que está basada en un modelo del tipo Takagi-Sugeno para abordar el problema de seguimiento de trayectorias del efector final de un robot manipulador. Para conocer su velocidad se propone un observador difuso. Para probar estabilidad se utiliza una estrategia basada en el empleo de funciones de Lyapunov cuadráticas. El diseño se hace directamente en coordenadas de imagen. Se presentan resultados experimentales para mostrar el buen funcionamiento de la estrategia propuesta.

Palabras claves: Control difuso, Control Inteligente, Robótica y Mecatrónica
Resumen: El presente artículo lleva a cabo un control por modo deslizante basado en lógica difusa aplicado en el espacio articular a un robot paralelo de 2 grados de libertad (GDL)(ladeo y cabeceo). Dicho algoritmo, aplicado sobre los pistones electro-neumáticos, se basa en el autoajuste de la pendiente de superficie deslizante acorde a la dinámica del sistema neumático. Los resultados experimentales muestran no solo la convergencia del sistema sino la atenuación del chattering con respecto al posicionamiento de los actuadores neumáticos.

Palabras claves: Control difuso, Control Inteligente, Sistemas adaptables
Resumen: En este trabajo se propone un algoritmo de control que emplea sistemas difusos adaptables para aproximar la porción local de la dinámica del robot a fin de resolver el problema de seguimiento de trayectorias. Dicho esquema se caracteriza por no requerir del conocimiento del modelo dinámico, y en contraste con algunos controladores difuso adaptables previamente desarrollados, el aquí propuesto se encuentra en una configuración descentralizada, en la que cada articulación es considerada como un subsistema y es controlada independientemente a partir de solamente sus variables locales. Además, se presenta el estudio realizado para garantizar la estabilidad y acotamiento de soluciones del sistema en lazo cerrado vía la teoría de Lyapunov, y se incluye un análisis para demostrar que se satisface el objetivo de control de movimiento. La teoría aquí expuesta es verificada en simulación aplicando el algoritmo diseñado al robot Mitsubishi PA10-7CE y se reportan los resultados.

Palabras claves: Control discontinuo (modos deslizantes), Control de Sistemas No Lineales, Aplicaciones industriales
Resumen: En este trabajo se presenta la implementación de un algoritmo de control por modos deslizantes de tercer orden para regular la posición de un helicóptero experimental de tres grados de libertad; el controlador tiene propiedades de convergencia en tiempo finito de los estados y provee una señal de control continua. Se utiliza un algoritmo de diferenciación por modos deslizantes de alto orden para estimar las velocidades del sistema. Se presentan resultados de simulación y experimentales.

Palabras claves: Control discontinuo (modos deslizantes), Control de Sistemas No Lineales, Sistemas Biomédicos
Resumen: This paper presents the use of the sliding mode technique to control a Functional Electrical Stimulation (FES) system. Basically, the FES is based on the stimulation of motor nerves via skin electrodes in order to contract or stretch the muscles such that the amplitude and quality of the limbs movement can be maintained, reducing muscular atrophy as well. Consequently, the muscle strength can be improved and new neural pathways may be activated. Here, the goals of the proposed control system is to move the arm of the patient via electrical stimulation to achieve some desired trajectory related to the elbow angles of reference. Since we have a priori no deep knowledge of human neuro-motor model, the use of advanced and robust control schemes seems to be useful to stabilize this kind of systems which may be completely different for each individual, being time-varying, nonlinear, uncertain and subject to disturbances. The main objective is to experimentally verify the effectiveness of the proposed time-scaling base sliding mode controller when compared to classical strategies in order to achieve better control performance. We believe that the developed control system may help the treatment of the patients involved in the researches carried out by Biomedical Engineering Laboratory at COPPE/UFRJ, Brazil.

Palabras claves: Control discontinuo (modos deslizantes), Robótica y Mecatrónica, Control robusto
Resumen: En este trabajo se presentan resultados experimentales de diferentes algoritmos por modos deslizantes aplicados a un robot paralelo de dos grados de libertad (2-GDL). El objetivo de control es el seguimiento de una trayectoria deseada. Los algoritmos se aplican en conjunto con un control nominal (PD aumentado) implementado de fábrica en el robot. Se aplicaron al robot de 2-GDL los algoritmos estandares por modos deslizantes y dos algoritmos recientemente desarrollados. Las ganancias necesarias para un mejor funcionamiento de los algoritmos propuestos, fueron ajustadas tomando como punto de partida las condiciones teóricas.

Palabras claves: Control discontinuo (modos deslizantes)
Resumen: En este trabajo se utiliza un modelo simplificado de una aeronave PVTOL para diseñar un par de leyes de control discontinuas. El diseño del primer controlador es mediante una superficie deslizante no conexa. El segundo controlador permite llevar a cabo el despegue y aterrizaje de la aeronave sin que se presenten sobreimpulsos y alcanzando la altura deseada en un tiempo finito.

Palabras claves: Control de Sistemas Lineales, Control discontinuo (modos deslizantes), Modelado de sistemas dinámicos
Resumen: Analizamos la rapidez de convergencia en la dinámica deslizante al variar el hiperplano deslizante y una metodología que permite mejorar la tasa de estabilización de una familia de sistemas positivos, dando condiciones suficientes para lograr la estabilización mediante la teoría de modos deslizantes. También se dan condiciones para obtener un plano deslizante donde el control deslizante o control equivalente, es constante. Ejemplificamos este resultado con dos problemas, el primero se reere al modelo matemático de mezclas en dos tanques conectados en línea y el segundo es sobre el submodelo positivo lineal del comportamiento de la insulina en el cuerpo humano dado por Sorensen en su tesis doctoral.

Palabras claves: Control discontinuo (modos deslizantes), Robótica y Mecatrónica, Sistemas adaptables
Resumen: In this paper, an Adaptive Super Twisting Control Algorithm (ASTA) is designed to drive the angular tracking of a Two-Rotor Aerodynamical System. Due to the fixed angle of attack of the rotor blades, the system is controlled by varying angular rotor speeds, which introduces highly nonlinear coupling dynamics. With the aim of implementing the ASTA control and taking into account the difficulties for measuring some of its states, a Super Twisting Observer (STO) is used to estimate the unmeasured dynamics and external disturbance, avoiding overestimate the gain. Based on a reduced model of the system, this scheme increases robustness against external disturbance and unmodeled dynamics. Experimental results illustrate the performance of the proposed control scheme, under parametric uncertainties and external disturbance.

Palabras claves: Detección y Aislamiento de Fallas, Robótica y Mecatrónica, Observadores no lineales
Resumen: This paper addresses the problem of fault diagnosis in a robotic manipulator designed for human interaction. Faults in the external force sensor are addressed with a constant or slowly time-varying profile. A model-based strategy is considered that takes into account uncertainty in the mathematical representation, where a proportional-integral (PI) observer is in charge of estimating the fault profile. This estimation stage incorporates tools from adaptive estimation theory in order to employ in the design stage the uncertainty information, and a compact set of variation for the fault profile. The robotic manipulator includes a nominal control algorithm based on impedance philosophy to address the human-robot interaction. The nominal controller embeds a fault accommodation structure to add fault-tolerance to the closed-loop response. The effectiveness of the proposed approach was verified in simulation under model uncertainty and human-robot interaction, where the results clearly illustrate an accurate fault diagnosis stage and an improved closed-loop response after fault accommodation.

Palabras claves: Control tolerante a fallas, Detección y Aislamiento de Fallas, Aplicaciones industriales
Resumen: El control de suspensiones automotrices es un tema que ha adquirido interés en los últimos años, tanto en la industria como en la comunidad científica, debido a la tendencia de desarrollar vehículos más seguros y confortables. El aumento en la complejidad de los sistemas automotrices crea la necesidad de implementar mecanismos de detección y control tolerante a fallas para incrementar su confiabilidad. Se presenta una revisión del estado del arte en detección y control tolerante a fallas para suspensiones automotrices, identificando las características deseables en este tipo de sistemas. Así mismo, se presentan dos casos de estudio: un método de estimación de fallas en un amortiguador semi-activo y una estrategia de control tolerante a fallas en una suspensión de un vehículo completo

Palabras claves: Control tolerante a fallas, Control de Sistemas No Lineales, Tecnología para control
Resumen: Con la finalidad de garantizar el funcionamiento aceptable de un PVTOL bajo condiciones de falla se desarrolla el diseño de un control con la propiedad de tolerar cierto tipo de fallas. La propuesta esta basada en un esquema propuesto recientemente, el cual utiliza un enfoque cascada para compensar el efecto de la falla. El diseño propuesto cuenta con la ventaja de respetar por completo al control nominal además de ser sencillo, pues su diseño no requiere necesariamente del conocimiento de la falla. Se proporciona también prueba formal de estabilidad del sistema reconfigurado. Las fallas consideradas son de sensor y/o de actuador. La propuesta es mostrada mediante un ejemplo num ́rico.

Palabras claves: Control tolerante a fallas, Detección y Aislamiento de Fallas, Aplicaciones industriales
Resumen: Se presentan dos Sistemas de Control Tolerante a Fallas (SCTF) aplicados a Redes de Distribución de Energía. Estos sistemas estan diseñados utilizando diferentes técnicas basadas en el Control Adaptable por Modelo de Referencia. Dichos sistemas fueron probados ante diferentes esquemas de falla: 1) el desempeño del actuador de la maquina Diesel se reduce (40 % y 80 %), 2) se conecta a la micro red una carga de 0.5 MW y 3) una falla trifasica con duración de 0.5 segundos es introducida a la micro red. Es importante recalcar que los metodos propuestos han podido corregir los escenarios de falla aplicados. Los resultados de la simulación muestran un rendimiento superior a técnicas de control clásicas.

Palabras claves: Detección y Aislamiento de Fallas, Control tolerante a fallas, Control de Procesos
Resumen: O Controle Preditivo Baseado em Modelo (MPC) é um dos sistemas de controle avançado de maior sucesso na indústria, pois os benefícios significativos da aplicação deste controlador são gerados a partir da capacidade do MPC em manter a planta operando dentro das restrições mais rentáveis. No entanto, o MPC, depois de algum tempo em operação, dificilmente funciona como inicialmente fora projetado, pois o seu desempenho deteriora-se com o decorrer tempo. Sendo assim, a fim de preservar as vantagens dos sistemas MPC por um longo período de tempo, o desempenho do controlador precisa ser monitorado e avaliado durante a operação. Destarte, neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma nova ferramenta para monitoramento e avaliação de desempenho de sistemas de controle MPC denominada de IHMPC benchmark. Os resultados de simulações numéricas da ferramenta desenvolvida aplicada nos controladores MPC do processo de separação trifásica e da coluna de destilação Wood-Berry, sob as condições típicas de degradação do desempenho, mostram o potencial da ferramenta para a avaliação de sistemas MPC, oferecendo uma solução apropriada e fornecendo subsídios para implementações em sistemas industrias reais.

Palabras claves: Control tolerante a fallas, Sistemas estocásticos
Resumen: In this paper, a fault tolerant control strategy for Markovian jump linear systems is proposed. The strategy is based on the virtual actuator approach for controller reconfiguration after actuator faults. The main advantage of this method is that the control loop is reconfigured such that any existing "nominal" controller, designed for the fault-free system, can continue to be used in the presence of faults without the need of retuning it. The plant with the faulty actuator is modified by adding the virtual actuator block to "mask" the fault. The fault tolerant controller is implemented as an output feedback controller and designed using linear matrix inequalities.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Control de Sistemas No Lineales, Otros Tópicos Afines
Resumen: En este artículo se presentan los resultados de las pruebas experimentales de marcha del Robot Bípedo ITLag de 5 g.d.l. construido en el Instituto Tecnológico de la Laguna. Se describe el diseño de un mecanismo de balanceo el cual es indispensable para la realización de la marcha. Además, teniendo en cuenta la capacidad de par de los motores, se propusieron trayectorias operacionales que permiten un caminado factible, minimizando los impactos durante la marcha.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Cómputo para control
Resumen: El algoritmo de colonia artificial de abejas (ABC) está inspirado en el comportamiento en las colmenas, y es una de las metaheurísticas de optimización más revisadas actualmente en la literatura. En este trabajo se presenta una aplicación novedosa para diseño óptimo de un mecanismo de cuatro barras, para control de movimiento con base en una trayectoria delimitada por K pares de puntos de precisión. Para la solución del problema de optimización asociado al mecanismo se aplica un algoritmo ABC modificado, que considera a las restricciones en una selección tipo torneo basada en las reglas de factibilidad de Deb. Los resultados obtenidos en la simulación tienen una alta precisión en el control de la trayectoria propuesta, demostrando que este tipo de algoritmos basados en inteligencia de cúmulos pueden aplicarse eficientemente no sólo en problemas de benchmark clásicos, sino para resolver problemas reales de ingeniería.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Control óptimo
Resumen: Este trabajo aborda el problema de la generación de marcha humanoide con retroalimentación visual. En particular, la tarea que debe resolver el robot humanoide se define en términos de un error entre un par de imágenes, la actual y una objetivo. Se propone utilizar la cámara que se encuentra montada en la cabeza del robot para adaptar dos enfoques de control servo-visual que relacionen el error entre imágenes con la generación de la marcha humanoide. Por un lado, las estrategias de control visual que se adoptaron permiten desplazamientos omidireccionales de la cámara sin requerir información 3D del entorno. Por otro lado, el enfoque de generación de marcha calcula de forma reactiva el siguiente contacto de la pata en movimiento, sujeta a las restricciones de equilibrio dinámico, dada una velocidad de referencia para el centro de masa del robot. La evaluación experimental del acoplamiento de la marcha humanoide con retroalimentación visual se llevó a cabo con el robot humanoide NAO.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Control robusto, Control de Sistemas No Lineales
Resumen: Se propone un algoritmo de control para el seguimiento robusto de posición de robots manipuladores sin utilizar la cinemática inversa, sin medición de velocidad y sin utilizar el modelo dinámico del robot. El diseño está basado en los observadores Proporcionales Integrales Generalizados (GPI, por sus siglas en inglés) y en las propiedades de pasividad de los robots manipuladores. Se garantiza acotamiento final de los errores de seguimiento y de estimación, con cotas finales arbitrariamente pequeñas. El algoritmo resultante tiene la ventaja de ser fácil de implementar y de sintonizar. Se presentan resultados experimentales para validar la efectividad del enfoque propuesto.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Tecnología para control
Resumen: This paper shows the potentialities and lacks of the use of a Kinect camera for Position Based eye-to-hand Visual Servoing (PBVS). This technique has been tested using a 6 DOF robot (ABB IRB 140) and using human control. The PBVS requires the 3D position calculation of the object to extract the feature points using it as input for the control loop of the VS. The use of Kinect camera reduced the complexity of the PBVS because that camera is capable to gather depth information, so estimation was unnecessary. On the other hand, new problems have arisen. Compared with most common 3D systems that use two cameras, the Kinect avoids complex mathematics calculation to extract the 3D feature points, but add the need for calibration (of the work space), and use of other more confident references (not a single point, but a skeleton). Experimental results are presented to show the most convenient scenarios where the use of Kinect could be feasible and others where VS should be improved using other configurations (cameras or other sensors). This paper shows also the ViSeLab (Visual Servoing Laboratory) architecture, how some of the challenges have been solved. We offer ViSeLab to the researchers community.

Palabras claves: Robótica y Mecatrónica, Modelado de sistemas dinámicos, Control de Sistemas No Lineales
Resumen: En el presente trabajo se desarrolla el modelo dinámico de un robot móvil diferencial con una distribución de masa no uniforme y un controlador por par calculado, en el cual se incluye un controlador auxiliar diseñado con la técnica de backstepping. Se dan condiciones bajo las cuales el sistema en lazo cerrado es estable. Los resultados obtenidos en varias condiciones de simulación presentan un desempeño satisfactorio del controlador.

Palabras claves: Control basado en pasividad, Control de Sistemas No Lineales, Procesos biotecnológicos
Resumen: A nonlinear passive control approach is proposed for the steady state regulation of a two-stages anaerobic digestion process for the treatment of tequila vinasses. The model consists of two interconnected continuous bioreactors for the acidogenic phase and methanogenic phase respectively. Dilution rates, one for each bioreactor, are the manipulated variables. A classical choice of the Hamiltonian as the sum of square errors around the steady state shows that the conservation matrix and the dissipation matrix are a function only of the reaction terms and yield coefficients. Simulation results show robustness against set-point changes and input perturbations.

Palabras claves: Procesos biotecnológicos, Observadores no lineales, Control de Procesos
Resumen: In this article a coupled observer to estimate the glucose concentration at the input of a hydrogen production reactor is proposed. The observer developed consists of a Luenberger observer coupled to a super-twisting observer. The Luenberger observer is used to estimate the concentrations inside the reactor. The super-twisting observer uses the precedent estimations to estimate the glucose at the reactor input. Convergence of the observer is discussed and results demonstrate the feasibility of the strategy proposed.

Palabras claves: Búsqueda de extremos, Control discontinuo (modos deslizantes), Procesos biotecnológicos
Resumen: This paper proposes an extremum-seeking control approach with sliding mode to achieve the dynamic optimization of methane outflow rate in continuous anaerobic digestion processes. From the open-loop analysis for a two-population model, it is shown that there exist operational unstability due to the accumulation of volatile fatty acids (VFA) into the digester. Then, the controller is designed to achieve the regulation of VFA concentration around at an optimal value while maximizing the methane production. The control law comprises a variable-structure feedback to iteratively extremize the methane outflow rate and converges to the vicinity of the optimal value with sliding mode motion. In contrast with previous works on the extremum-seeking controllers with sliding mode, the control scheme includes a high-gain observer-based uncertain estimator which computes the unknown terms related to the growth kinetics and the inlet composition. Practical stabilizability for the closed-loop system around to an unknown optimal set-point is analyzed. Numerical experiments illustrate the effectiveness of the proposed control approach.

Palabras claves: Búsqueda de extremos, Procesos biotecnológicos, Control discontinuo (modos deslizantes)
Resumen: Se propone un controlador híbrido continuo-discreto por retroalimentación de salida para el modelo sencillo de un biorreactor, cuya función de salida presenta un único máximo. Todos los parámetros del modelo pueden ser variantes en el tiempo. El controlador maximiza la salida en línea y está basado en el algoritmo super-twisting (modos deslizantes de segundo orden), donde la superficie de deslizamiento se calcula a partir solo de la salida medida y una estimación discreta del signo del error. Se presenta una prueba de convergencia y se ejemplifica mediante simulaciones en el modelo simplificado de un biorreactor.

Palabras claves: Procesos biotecnológicos, Observadores no lineales
Resumen: Este trabajo propone soluciones a las problemáticas asociadas al control de procesos fermentativos, dado que en ellos la medición en línea de variables fundamentales suele ser técnicamente dificultosa o muy costosa. Esto genera importantes dificultades cuando se necesita controlar alguna de dichas variables. En primer lugar, se obtiene el modelo para la producción de un biopolímero (PHB), proceso en el cual se estudia la estimación en línea de las velocidades específicas de reacción con coeficientes de rendimiento conocidos. Se proponen además observadores adaptativos, extendiendo el problema a la estimación conjunta de velocidad específica de reacción y estados no medibles.

Palabras claves: Control óptimo, Identificación de parámetros, Sistemas Biomédicos
Resumen: This paper proposes an adaptive polynomial identifier and a robust nonlinear optimal tracking control scheme for polynomial systems. In order to identify the dynamics of an uncertain and disturbed nonlinear system, the identified parameters are adapted online using a Kalman-Bucy filter algorithm. Based on the polynomial identifier, an infinite-time state-feedback optimal tracking controller is synthesized, which includes an integral term to provide robustness to the control strategy. This algorithm is an adaptive and robust control scheme. The effectiveness of the proposed identifier-controller strategy is illustrated via simulation for the identification and control of the blood glucose-insulin system by using the Bergman minimal model (BeM) to describe the dynamics of type 1 diabetic patients.

Palabras claves: Sistemas adaptables, Robótica y Mecatrónica, Sistemas Electromecánicos
Resumen: This paper describes the design of an adaptive output based controller to regulate the path tracking process of a quadrotor robot. This kind of robot represents a relevant system considering that it can be used to complete exploring, personal assistance, home professional medical care and surveillance tasks. The controller used a mixed structure based on adaptive proportional derivative controller to solve the trajectory tracking problem and the super-twisting algorithm as robust observer/differentiator to recover the robot velocity information. A non-smooth Lyapunov function was proposed to prove the ultimate boundedness of the tracking error. The controller was implemented as a class of decentralized structure where each joint was fed with the corresponding reference trajectories. A set of reference trajectories was designed to propose a circular reference trajectory. A set of numerical simulations was implemented to evaluate the controller performance. These simulations showed the effectiveness of the proposed controller to track the reference trajectories.

Palabras claves: Sincronización de sistemas, Sistemas adaptables
Resumen: Este trabajo presenta un esquema de control de actitud de una constelación de satélites para seguir una trayectoria deseada empleando la estrategia de control por pinning: se controla el líder para seguir la trayectoria de actitud deseada; se controlan el resto de los satélites (seguidores) para sincronización con el líder. La actitud está parametrizada mediante el Parámetro de Rodríguez Modificado (PRM) con el objetivo de evitar singularidades en la rotación. Se muestran resultados de simulaciones numéricas validando el esquema de control presentado.

Palabras claves: Sistemas adaptables
Resumen: Generalmente, el uso de filtros adaptativos para la cancelación de ruidos presentes en señales de voz implica el uso de dos canales de audio donde se presente la señal a filtrar y una referencia del ruido. Dentro del trabajo se propuso una metodología de filtrado de señales monofónicas donde a partir de la transformada de Hilbert se extraen los ruidos presentes en los silencios de la prosodia y se utilizan como referencia para la adaptación del filtro utilizando gradiente descendente. Finalmente se realizaron dos pruebas agregando ruidos artificiales adicionales a los ruidos naturales sobre los audios a filtrar.

Palabras claves: Sistemas adaptables, Identificación de parámetros, Control de Procesos
Resumen: There is a growing concern about excessive electricity consumption and buildings take an important share on electricity demand. To face the variable thermal dynamics of buildings we propose a self-tuning adaptive controller that provides energy saving while maintaining similar thermal comfort as the conventional On-O or PI controllers. The study was supported by experiments conducted on a 15m2 meeting room. The surrounding temperature, humidity, radiant energy, air velocity, among others, were considered disturbances in a rstprinciples based reference model. The split air conditioning was operated with a modied PWM (Pulse-Width Modulation) signal in order to obtain smooth behavior, respecting the recovery time of the compressor. The automation was implemented with XBee (IEEE 802.15.4) wireless modules. The recursive identication and the self-tuning of the polynomial pole assignment controller (RST) were implemented in MatLab. Considering variable thermal load (typically occupancy variations and outdoor climatic changes), the energy used by the adaptive RST controller was 45:2% lower than the conventional On-Off controller.

Palabras claves: Control de Procesos, Identificación de parámetros, Sistemas adaptables
Resumen: Se diseñan controladores para un sistema de Celdas de Combustible con Membrana de Intercambio Protónico (PEMFC por sus siglas en inglés) empleada como alimentación principal de un vehículo eléctrico, al que provee una potencia máxima de 65 kW. Los controladores se implementan en un simulador construido en Aspen Plus®. Las variables reguladas son la relación de exceso de oxígeno, la temperatura y humedad relativa de los reactantes y la diferencia de presión entre el cátodo y el ánodo. El desempeño de los controladores se prueba ante cambios en la operación del sistema, perturbaciones y variación paramétrica.