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Titulo - Tesis defendidas

Defendatutako tesiak

Tabla Tesis - Ingeniería Control, Automatización y Robótica

 

Egungo doktorego programak

Aurreko doktorego programak

Defendatutako tesiak

21 83

Sari bereziak

- 4

Doktorego tesiak kotutoretzan

4 3

Nazioarteko doktorego tesiak

9 16

Doktorego industrialak

- -
Tesia kanpoko erakundeekin lankidetzan 1 -

 

XSLaren edukia

Egungo programan irakurritako tesiak

Control avanzado para robótica asistencial y sanitaria

MANCISIDOR BARINAGARREMENTERIA, AITZIBER

Zuzendariak:
CABANES AXPE, ITZIAR;
ZUBIZARRETA PICO, ASIER
Aipamenak:
Cum Laude
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2018
Laburpena:

En las últimas décadas, observando la necesidad mejorar la calidad de vida de enfermos con movilidad reducida, y los progresos obtenidos gracias a la utilización de los robots en la industria, los dispositivos robóticos han sido propuestos para aplicaciones asistenciales y sanitarias, como la rehabilitación. Los robots de rehabilitación permiten emular los ejercicios de un fisioterapeuta obteniendo tratamientos de mayor precisión y frecuencia. Asimismo, funcionan como una herramienta de medición que permite cuantificar fuerzas y/o movimientos. Y con ayuda de un interfaz gráfico, construyen un entorno de realidad virtual facilitando e incentivando el proceso de rehabilitación. Sin embargo, debido a su reciente introducción al ámbito clínico, muchas de las áreas de la robótica de rehabilitación no han sido estudiadas en profundidad, existiendo varios aspectos a mejorar. Ante esta situación, en esta tesis doctoral se ha planteado indagar en el control de dispositivos robóticos para terapias de rehabilitación. Para lograr este objetivo, la tesis se ha estructurado en tres grandes bloques. En el primero, se ha planteado una metodología de modelado cinemático y dinámico para los dispositivo robóticos de rehabilitación. Esta metodología se ha implementado y validado en el robot de rehabilitación de los miembros superiores UHP (Universal Haptic Pantograph), consiguiendo el modelo del robot necesario para el diseño de controladores avanzados En el segundo bloque se ha analizado la problemática de control asociada a los robots de rehabilitación, deduciendo la necesidad de implementar controles avanzados adaptados a los requerimientos particularidades de la robótica de rehabilitación. Con el fin de dar respuesta a estas necesidades, se ha propuesto un algoritmo de control dividido en dos niveles: los de nivel de tarea, que generan una referencia de fuerza o de posición dependiendo del estado de recuperación del paciente y del ejercicio seleccionado; y los de nivel de dispositivo, que siguen a la referencia generada por los de nivel de tarea generando movimientos suaves y seguros. Asimismo, con el fin de simplificar las dificultades introducidas por los sensores, el algoritmo de control diseñado se ha dotado con estimadores que permiten calcular la posición y la fuerza de contacto entre el dispositivo robótico y el usuario. Por último, en el tercer bloque de la tesis se ha diseñado e implementado una plataforma de control y ejecución, que además de permitir la ejecución en tiempo real del algoritmo de control, sirve de puente de comunicación entre el robot de rehabilitación, el usuario y el controlador. Esta plataforma de control y ejecución ha permitido realizar diferentes pruebas experimentales del algoritmo de control propuesto, lo que ha posibilitado validar su funcionamiento en diferentes escenarios.

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Design and optimization of a three phase inductive power transfer system

IRURETAGOYENA ALUSTIZA, UGAITZ

Zuzendariak:
CAMBLONG RUIZ, ARITZA;
VILLAR ITURBE,IRMA
Aipamenak:
Cum Laude
Nazioarteko tesia
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2018
Laburpena:

El concepto de transporte sostenible dentro de las ciudades debe ser reconsiderado para poder así tener áreas urbanas más saludables. Es un hecho bien conocido que en las grandes ciudades sufren de grandes problemas de contaminación. Principalmente, debido los vehículos de combustión interna, con grandes emisiones de CO2. Estos representan más del 50% de los vehículos utilizados diariamente. Es por ello que el transporte público debe ser estimulado. Particularmente hablando, el transporte ferroviario es muy atractivo, ya que no se producen emisiones directas. Los sistemas de transporte ferroviario, como los tranvías y los metros, son muy ventajosos en términos de eficiencia, precio del usuario, seguridad y comodidad. Sin embargo, en comparación con un vehículo de combustión interna, los costos iniciales y de mantenimiento son muy altos. El alto costo inicial se debe principalmente al alto precio de las baterías. Por otro lado, el mantenimiento se ve enormemente afectado por la corrosión y la exposición ambiental que sufre parte del sistema de alimentación, el pantógrafo y las catenarias, siendo estos los componentes más críticos. Además, en las grandes ciudades, con muchas líneas de tranvía, las catenarias tienen un gran impacto visual. Para solucionar estos problemas, una de las opciones más prometedoras es dotar al vehículo ferroviario de un sistema de transferencia inductiva (IPT). De esta forma, la catenaria podría eliminarse y la carga se realizará de forma inalámbrica con las bobinas del transmisor enterradas en el suelo. Entre los diferentes sistemas posibles de IPT, este trabajo se centra en los sistemas de transferencia de energía inductiva dinámica (DIPT), es decir, cuando se está cargando mientras el vehículo se está moviendo. En concreto, esta tesis se adentra en el diseño de bobinas tipo meandro. El objetivo de este trabajo es proponer un método para diseñar sistemas de carga inductiva trifásicos. Para ello, los principios fundamentales de funcionamiento del sistema IPT se introducen en la primera parte de esta tesis. Las ecuaciones se presentan y se calcula el límite de división de polos. Validándolos en un prototipo de 3.3kW. Posteriormente, se describen los principios de trabajo de la bobina del tipo meandro. Se muestran las ecuaciones que modelan estas bobinas y se resalta la posibilidad de lograr un acoplamiento constante con múltiples fases. Además, con las modificaciones presentadas, el sistema multifásico se puede modelar mediante un sistema monofásico equivalente. Gracias a esto, el límite de división de polos se puede calcular fácilmente. Utilizando este límite, se describe un procedimiento de diseño y se valida experimentalmente en un prototipo de 50W. Este prototipo muestra el potencial de este tipo de bobinas, logrando una transmisión de potencia constante con una eficiencia del 70%. Sobre la base de este procedimiento de diseño, se propone una metodología de optimización para mejorar el tamaño, el peso y el costo del DIPT. Se resaltan los compromisos existentes entre estos indicadores. Finalmente, esta optimización se aplica para un sistema de 9kWy se valida en un banco de prueba real, con una eficiencia medida del 90%, para cualquier posición y potencia de salida con una separación de bobina de 100mm

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Control of generated power in OWC-based wave energy generations systems-Implementation to the Mutriku Wave Power Plant/Sortutako potentziaren kontrola OWC-n oinarritutako olatu-energiaren sorkuntzarako sistemetan-Mutrikuko olatu-energiaren zentralera aplikatua.

LECUBE GARAGARZA, JON

Zuzendariak:
GARRIDO HERNANDEZ, AITOR JOSU;
GARRIDO HERNANDEZ, IZASKUN
Aipamenak:
Cum Laude
Nazioarteko tesia
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2019
Laburpena:

It is essential to develop new technology for the use of emerging renewable energy sources. In this sense, marine energy can play a significant role in order to meet today's energy demand. it is expected that 16 PWh of energy will be achieved annually, approximately 50% of the demand by 2040. The use of control techniques, such as MPPT, can significantly improve the power conversion process. In most turbines the performance and rotational speed are closely linked. Therefore, a specific control of the rotational speed of the turbo-generator would improve the overall performance of the system. In this sense, the research and innovations carried out aim to improve the response and performance of the turbine. The problem of stalling behavior has been traditionally addressed by limiting the air flow through the turbine. Nevertheless, limiting the air flow implies energy losses in the system, since part of the wave energy is lost in the damper. Therefore, the main purpose of this PhD thesis is to propose a novel solution that avoids the stalling behavior without limiting the air flow through the turbine, and instead, the proposed control aims to control the rotational speed of the turbo-generator to set the proper operation point of the turbine. A particular performance analysis of the Mutriku Wave Power Plant has been carried out and control strategies have been accordingly designed.

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Modelling and control for the oscillating water column

FAY , FRANÇOIS-XAVIER MARIE

Zuzendariak:
MARCOS MUÑOZ, MARGARITA;
ROBLES SESTAFE, EIDER
Aipamenak:
Cum Laude
Indistriako Tesia
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2020
Laburpena:

Renewable energies are definitely part of the equation to limit our dependence to fossil fuels. Within this sector, ocean energies, and especially wave energy, represent a huge potential but is still a growing area. And like any new field, it is synonym to a high cost of energy production. Increasing the energy production, while keeping the costs controlled, has the leverage to drop down the cost of energy produced by wave energy converters (WECs). The main objective of this thesis is to make progress on the understanding of the effect of advanced control algorithms in the improvement of the power produced by wave energy devices. For that purpose, several control strategies are designed, compared, and assessed. To support this analysis, numerical models representing the overall energy conversion chain of WECs are developed. The Basque Country in Spain is fortunate enough to host the development and operation of two devices based on the Oscillating Water Column (OWC) principle. One is the Mutriku OWC plant, and the second is the floating buoy Marmok-A from Oceantec/IDOM, both devices were made available for sea trials. Several control algorithms were then implemented to be tested in real environments. Among them was a non-linear predictive control algorithm. Its test in real conditions represent a world first in the area of control for OWC systems, and maybe for the whole WEC sector if comparing with publicly available information. An outstanding results of the thesis is undoubtedly to move forward the predictive control algorithm from TRL3 to TRL6 after successful implementation and operation in both devices under real environmental conditions.

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Adaptive Robot Framework: Providing Versatility and Autonomy to Manufacturing Robots Through FSM, Skills and Agents

HERRERO CUEVA, HECTOR

Zuzendariak:
LOPEZ DE IPIÑA PEÑA, MIREN KARMELE;
SALLE , DAMIEN
Aipamenak:
Cum Laude
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2017
Laburpena:

The main conclusions that can be extracted from an analysis of the current situation and future trends of the industry, in particular manufacturing plants, are the following: there is a growing need to provide customization of products, a high variation of production volumes and a downward trend in the availability of skilled operators due to the ageing of the population. Adapting to this new scenario is a challenge for companies, especially small and medium-sized enterprises (SMEs) that are suffering first-hand how their specialization is turning against them. The objective of this work is to provide a tool that can serve as a basis to face these challenges in an effective way. Therefore the presented framework, thanks to its modular architecture, allows focusing on the different needs of each particular company and offers the possibility of scaling the system for future requirements. The presented platform is divided into three layers, namely: interface with robot systems, the execution engine and the application development layer. Taking advantage of the provided ecosystem by this framework, different modules have been developed in order to face the mentioned challenges of the industry. On the one hand, to address the need of product customization, the integration of tools that increase the versatility of the cell are proposed. An example of such tools is skill based programming. By applying this technique a process can be intuitively adapted to the variations or customizations that each product requires. The use of skills favours the reuse and generalization of developed robot programs. Regarding the variation of the production volumes, a system which permits a greater mobility and a faster reconfiguration is necessary. If in a certain situation a line has a production peak, mechanisms for balancing the load with a reasonable cost are required. In this respect, the architecture allows an easy integration of different robotic systems, actuators, sensors, etc. In addition, thanks to the developed calibration and set-up techniques, the system can be adapted to new workspaces at an effective time/cost. With respect to the third mentioned topic, an agent-based monitoring system is proposed. This module opens up a multitude of possibilities for the integration of auxiliary modules of protection and security for collaboration and interaction between people and robots, something that will be necessary in the not so distant future. For demonstrating the advantages and adaptability improvement of the developed framework, a series of real use cases have been presented. In each of them different problematic has been resolved using developed skills, demonstrating how are adapted easily to the different casuistic.

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Modeling and Control of Tidal Stream Converters for Ocean Energy Conversion.

GHEFIRI , KHAOULA

Zuzendariak:
GARRIDO HERNANDEZ, IZASKUN;
HAGGEGE , JOSEPH
Aipamenak:
Cum Laude
Nazioarteko tesia
Tesia Tutorekidetzan
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2018
Laburpena:

The main objective of this Ph.D. thesis is the modeling and control of a TST-based DFIG and AC-DC-AC power converter. The novel control strategy has a valuable role in order to improve all aspects of the tidal stream generator and a strong influence on the dynamic behavior of the system. This study provides evidence that operating the turbine in variable speed mode will increase the enrgy yield of the turbine by allowing it to work at its maximum power coefficient over a wide range of tidal speeds. In the case of strong tidal currents, the pitch reguoation is conceived to afford the excess power and keep the turbine oprating within the specified limits. The goals, when controlling a variable-speed TST, are optimizing the harnessed energy, regulating the generated power and reducing the mechanical loads. Therefor, it is obvious that there is a need to improve the efficiency of the studied system and the produced power potencial.

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Modeling and Control of Oscillating Water Column Devices for Ocean Energy Conversion.

MZOUGHI , FARES

Zuzendariak:
GARRIDO HERNANDEZ, AITOR JOSU
Aipamenak:
Cum Laude
Nazioarteko tesia
Tesia Tutorekidetzan
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2018
Laburpena:

The work elaborated in this Ph. D. thesis focused on the modeling and control of an OWC device installed in the NEREIDA wave power plant of Mutriku. The main contributions are the development of a proper MATLAB/Simulink model of the OWC plant for control purposes and proposing and implementing different control strategies. The Wells turbine-based OWC system is known to generate a liimited power because of the undesired stalling behavior. Hence, the developed control strategies have to avoid this stalling behavior in order to improve the power generation of the system. Two control strategies have been proposed and investigated. The first control strategy if the airflow control, wich aims to regulate the airflow by means of the throttle valve. The second strategy is the rotational speed control wich aims to regulate the rotor speed by means of the Rotor Side Converster (RSC) of the back-to-back converter. Advanced soft computing and nonconventional techniques have been considered and showed satisfactory performances.

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Hondatze Kognitibo Arinaren detekzio goiztiarrerako Hizketa Ezagutza Automatikoan oinarrituriko ekarpenak

MARTINEZ DE LIZARDUY STURTZE, UNAI

Zuzendariak:
LOPEZ DE IPIÑA PEÑA, MIREN KARMELE
Aipamenak:
Cum Laude
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2017
Laburpena:

Alzheimerdun gaixoengan, mintzamena ez ezik, erantzun emozionala ere kaltetu egiten da. Emozioak giza gogoaren arkitekturarekin zerikusia dituzten prozesu kognitiboak dira, eta erabakiak hartzearekin eta oroimenaren kudeaketa edota arretarekin zerikusia dute, eta aldi berean ere, horiek hertsiki lotuta dauden komunikazioarekin. Hortaz, erantzun eta kudeaketa emozionalak ere badira gaitzaren hasierako fase horietan nahasten diren beste komunikazio-elementu batzuk, eta disfluentzia bezala, emozio-erantzuna narriadura kognitiboa neurtzeko adierazlea izan daiteke. Hortaz, zenbait atazaren bidez sortutako ahots-laginen azterketak direla medio, disfluentzia eta emozio-erantzuna jaso daitezke. Hizkuntzarekiko independenteak diren parametroak bildu eta horien hizkeraren nahasmenduak ezaugarritu badaitezke, ekarpena lagungarria izan daiteke diagnostikoa egingo duten espezialistentzat. Lehengaiak ahots-laginak direnez, ingurune kliniko zein etxeko ingurunean egindako ataza desberdinen bidez grabazioak egin eta datu-baseak osatu dira, osasun-guneen irizpide etikoak kontuan hartuta eta. Datu-base horien ikerketaren bidez, galera kognitiboaren garapena neurtu, kuantifikatu, balioztatu eta sailkatu nahi da. Gaitzaren etapa desberdinak hautematen laguntzeko ekarpena egin nahi da, eta horretarako, hizkuntzarekiko independenteak diren parametroen azterketa automatikorako teknika eta metodologiak garatu dira. Mintzamen automatikoaren analisian oinarritutako multi-hurbilketa ez-lineala egin da, zeinak hizketa-analisian erabiltzen diren denborazko serieen konplexutasunaren neurtze kuantitatiboa eman diezaguke.

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An intelligent strategy for endurance training based on a virtual lactate sensor.

ETXEGARAI SUSAETA, URTATS

Zuzendariak:
IRAZUSTA ASTIAZARAN, JON;
PORTILLO PEREZ, EVA
Aipamenak:
Cum Laude
Nazioarteko tesia
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2020
Laburpena:

In this thesis, a first fully operational virtual LT sensor was created for recreational runners. This way, a so demanded operational solution to help the training of recreational runners was created. Moreover, the Lactatus software was created to guide, ease the athletes' LT estimation process and implement the additional information obtained in this thesis into their training decision-making process. This way, the work of this thesis is made tangible, widely available and usable to recreational runners. This solution grew from the creation and formalization of a strategy to help pose and apply ML to complex phenomena, an important contribution of this thesis. This strategy combined an iterative meta-process and a satisficing approach to deal with the problem boundary discovery and reduce the problem complexity. Then, the design of the virtual LT sensor was divided into three steps: context characterization, content representation and next step decision. The formalization of this methodology and a modification of next step decision are novel contributions. Additionally, several novel techniques are used, including a standardization of the temporal axis, a modified stratified sampling and a computational algorithm to discover the inherent noise that the features may contain. This way, a robust strategy and methodology is created to design virtual sensors for problems with similar characteristics. The application of this methodology led to an important conclusion. Concretely, the Dmax LT intrinsic error analysis showed that a higher accuracy of the virtual LT sensor was unnecessary and even non-characterizable. This manifested the importance of understanding the variability of the output features with respect to the input errors. The computation algorithm also allows to LT protocols could also be evaluated from this perspective in order to quantitatively address their reliability. This may allow to make an objective cross-comparison of the accuracy of different LT protocols, something that, is not well addressed in the literature. One of the possible limitations of this solution is that the recreational runner population here characterized may not be representative of recreational runners of other culture, ethnicity or different contexts. However, one of the main advantages of providing a simple solution is that, unlike other black-box models, it is easily reproducible and adjustable, meaning that we have set a common ground for other researchers to evaluate the impact of our proposal. In the best-case scenario, future experiments done in other contexts will validate that we have been capable of discovering a common characteristic of recreational runner population. In the worst-case scenario, we have provided an easy to follow methodology and a strong prior that will allow to adjust the estimator according to individual characteristics of different populations.

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Development of an Instrumented Crutch for Quantitative Gait Monitoring and Diagnosis of Patients with Multiple Sclerosis

SESAR GIL, IÑIGO

Zuzendariak:
CABANES AXPE, ITZIAR;
ZUBIZARRETA PICO, ASIER
Aipamenak:
Cum Laude
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2021
Laburpena:

Gracias a las terapias de rehabilitación, muchos pacientes con enfermedades neurológicas logran recuperar parte de la movilidad funcional. Sin embargo, es necesario realizar un diagnóstico preciso y objetivo del estado funcional de cada paciente, para ajustar la terapia a las necesidades individuales, comparar diferentes terapias y medir el grado de recuperación de cada paciente. Este trabajo presenta un nuevo prototipo de contera instrumentada que permite realizar la monitorización y análisis de la marcha de forma objetiva y cuantitativa. El prototipo desarrollado se puede ajustar fácilmente a diferentes muletas y bastones, y proporciona una solución ligera, flexible, no-invasiva y de bajo coste. El sistema es capaz de medir la fuerza aplicada y diversas variables cinemáticas, como por ejemplo, las aceleraciones y las velocidades angulares. Además, integra un nuevo algoritmo para la estimación de la orientación de la muleta y la distancia recorrida. En base a estas variables, es posible calcular varios parámetros de la marcha, como la cadencia, el tiempo de la fase de apoyo y la velocidad. El algoritmo para la estimación de la orientación se basa en el filtro CAHRS, adaptando el parámetro de sintonización del acelerómetro según la fase de la muleta y asumiendo que las aceleraciones no gravitatorias son despreciables en el intervalo central de la fase de apoyo. El procedimiento para la estimación de la distancia se basa en la doble integración de las aceleraciones inerciales, aplicando una actualización de velocidades mediante un modelo de péndulo invertido en la fase de apoyo. El nuevo método se ha validado con una serie de ensayos con personas sanas, obteniendo un error RMS en la estimación de los ángulos pitch y roll por debajo de 0.9º y 0.5º, y un error relativo en la estimación de la distancia de 3.1%. Además, se presentan los resultados preliminares de ensayos con pacientes.

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Real-time multi-domain optimization controller for multi-motor electric vehicles using automotive-suitable methods and heterogeneous embedded platforms

DENDALUCE JAHNKE, MARTIN

Zuzendariak:
GOMEZ GARAY, VICENTE;
PEREZ RASTELLI, JOSHUE MANUEL
Aipamenak:
Cum Laude
Nazioarteko tesia
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2019
Laburpena:

In this Thesis, an elaborate control solution combining Machine Learning and Soft Computing techniques has been developed, targeting a chal lenging vehicle dynamics application aiming to optimize the torque distribution across the wheels with four independent electric motors.The technological context that has motivated this research brings together potential -and challenges- from multiple dom ains: new automotive powertrain topologies with increased degrees of freedom and controllability, which can be approached with innovative Machine Learning algorithm concepts, being implementable by exploiting the computational capacity of modern heterogeneous embedded platforms and automated toolchains. The complex relations among these three domains that enable the potential for great enhancements, do contrast with the fourth domain in this context: challenging constraints brought by industrial aspects and safe ty regulations. The innovative control architecture that has been conce ived combines Neural Networks as Virtual Sensor for unmeasurable forces , with a multi-objective optimization function driven by Fuzzy Logic , which defines priorities basing on the real -time driving situation. The fundamental principle is to enhance vehicle dynamics by implementing a Torque Vectoring controller that prevents wheel slip using the inputs provided by the Neural Network. Complementary optimization objectives are effici ency, thermal stress and smoothness. Safety -critical concerns are addressed through architectural and functional measures.Two main phases can be identified across the activities and milestones achieved in this work. In a first phase, a baseline Torque Vectoring controller was implemented on an embedded platform and -benefiting from a seamless transition using Hardware-in -the -Loop - it was integrated into a real Motor -in -Wheel vehicle for race track tests. Having validated the concept, framework, methodology and models, a second simulation-based phase proceeds to develop the more sophisticated controller, targeting a more capable vehicle, leading to the final solution of this work. Besides, this concept was further evolved to support a joint research work which lead to outstanding FPGA and GPU based embedded implementations of Neural Networks. Ultimately, the different building blocks that compose this work have shown results that have met or exceeded the expectations, both on technical and conceptual level. The highly non-linear multi-variable (and multi-objective) control problem was tackled. Neural Network estimations are accurate, performance metrics in general -and vehicle dynamics and efficiency in particular- are clearly improved, Fuzzy Logic and optimization behave as expected, and efficient embedded implementation is shown to be viable. Consequently, the proposed control concept -and the surrounding solutions and enablers- have proven their qualities in what respects to functionality, performance, implementability and industry suitability.The most relevant contributions to be highlighted are firstly each of the algorithms and functions that are implemented in the controller solutions and , ultimately, the whole control concept itself with the architectural approaches it involves. Besides multiple enablers which are exploitable for future work have been provided, as well as an illustrative insight into the intricacies of a vivid technological context, showcasing how they can be harmonized. Furthermore, multiple international activities in both academic and professional contexts -which have provided enrichment as well as acknowledgement, for this work-, have led to several publications, two high-impact journal papers and collateral work products of diverse nature.

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Identification of the stress and relaxation level in people, based on the study and the advanced processing of physiological signals related to the activity of the autonomic nervous system

ZALABARRIA PENA, UNAI

Zuzendariak:
IRIGOYEN GORDO, ELOY;
MARTINEZ RODRIGUEZ, RAQUEL
Aipamenak:
Cum Laude
Nazioarteko tesia
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2020
Laburpena:

The objective of this thesis is the development and implementation of intelligent algorithms for the real-time processing of non-invasively acquired physiological signals to automatically predict the continuous level of stress and relaxation in people. Thus, be able to identify the activity associated with the autonomic nervous system, responsible for the alterations caused in the homeostatic balance within the body. This goal resulted in a solution that goes from the analysis and processing of physiological signals to the design of an algorithm for real-time prediction of the level of stress and relaxation, which has subsequently been implemented in a functional low-cost hardware prototype. More precisely, the physiological records used to carry out this development are the electrocardiogram, the galvanic skin response and breathing due to their relation with the activity of the autonomic nervous system and the possibility of being acquired non-invasively. The proposed methodology focuses on four main aspects. The first is the processing of physiological signals in short-term sliding windows, which contributes to improve the techniques used for the extraction of heart period through the design of novel algorithms focused on the robust analysis of the electrocardiogram and blood pressure signals. In the second, the analysis, normalization and labeling of the extracted physiological parameters is carried out using original and validated methodologies. In the third aspect, the resulting data are subsequently employed for the design and training of intelligent systems through the implementation of supervised and unsupervised learning techniques in order to carry out a robust prediction of the level of stress and relaxation. Among the validated methods fuzzy logic, fuzzy rule-based supervised learning systems and artificial neural networks stand out. Finally, the development is successfully implemented in a portable low-cost hardware solution consisting of a physiological signal acquisition module and a server that processes and transfers the information to the client safely in real-time.

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Development of a data¿driven ageing model for Lithium¿ion batteries: a nonparametric approach to learn from real operation data

LUCU , MATTIN

Zuzendariak:
CAMBLONG RUIZ, ARITZA;
MARTINEZ LASERNA EGOITZ
Aipamenak:
Cum Laude
Indistriako Tesia
Nazioarteko tesia
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2021
Laburpena:

Li-ioizko bateriek beren hasierako gaitasunak galtzen dituzte denboraren poderioz, baita erabilpen baldintzen arabera ere. Horrek Li-ioizko baterietan oinarrituriko sistemen errentagarritasuna kolokan ezartzen du. Ondorioz, behar-beharrezkoa da baterien degradazio eredu zehatzak garatzea, bateriak sufrituriko erabilpen baldintzen arabera degradazioa aurreikusi ahal izateko. Gaur egun, degradazio eredu zehatzen garapenerako zailtasun nagusiak laborategian egin beharreko testen kantitatea, iraupena eta kostua dira. Zailtasun hauek gainditzeko helburuarekin, tesi honetan Li-ioizko baterien degradazio eredu berriak proposatzen dira. Eredu hauek, aplikazio errealetan operatzen ari diren bateria-sistemek trasmititutako datu-korronte jarraiki batetik etengabe ikasteko gai dira. Honi esker, degradazio ereduen zehaztasuna hobetzen doa eta iragarpenen ziurgabetasun tarteak murrizten doaz Li-ioizko baterien erabilpen-lehio osoan zehar, ereduen fidagarritasuna hazten denaren lekuko. Tesi honetan proposaturiko ereduztatze metodoa bat dator azken urteetan arlo desberdinetan gertatzen ari den digitalizazioaren joerarekin. Industria interes handia erakusten ari da datu bilketarako telemetria teknologia berrien inplementazioan. Horren ondorioz, espero da hurrengo urteetan aplikazio errealetatik erauzitako baterien erabilpen datuak eskuragarri izatea kantitate handian. Testuinguru horretan, garatutako degradazio ereduek interes berezia dute, besteak beste i) laborategiko eta aplikazio errealeko erabilpen profilen desberdintasunetik eratorritako iragarpen akatsak zuzentzeko gai direlako, eta ii) laborategiko test kantitatea, eta beraz degradazio ereduen garapen kostua murriztea ahalbidetzen dutelako. Ondorioz, tesi honetan aurkezturiko emaitzak interes teknologikoa ez ezik, interes komertziala ere badute, eta proposaturiko soluzioak bereziki lerrokatuak dira industriak ondoko urteetan biziko duen bilakaerarekin.

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Modelado y Control de Plantas de Energía Undimotriz

OTAOLA SANTACOLOMA, ERLANTZ

Zuzendariak:
GARRIDO HERNANDEZ, AITOR JOSU;
GARRIDO HERNANDEZ, IZASKUN
Aipamenak:
Cum Laude
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2020
Laburpena:

La extracción de energía de las olas por medio de dispositivos basados en la tecnología de Columna de Agua Oscilante (OWC) es considerada una de las soluciones más prometedoras para dar respuesta al problema energético actual. Dado su potencial para satisfacer el 50% del consumo energético global para el año 2040, diversas instalaciones han sido construidas a lo largo del planeta con el fin de avanzar en el desarrollo de esta tecnología. La mayor parte de estudios analizan la optimización de este tipo de sistemas por medio de diversas estrategias de control, partiendo del uso de la turbina Wells como elemento extractor de potencia al ser esta la tradicionalmente utilizada. Sin embargo, desde la invención de la Wells se han desarrollado nuevos conceptos que presentan la potencialidad de solventar las deficiencias existentes en esta última. Así, el objeto del presente trabajo analiza por medio de herramientas computacionales la respuesta de diferentes tipos de turbinas frente a la de la Wells para el caso concreto de la central NEREIDA MOWC (Mutriku), donde el Grupo de Control Automático de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) ha centrado su investigación. No obstante, a consecuencia de la naturaleza del modelo de planta existente, el análisis comparativo ha requerido de un modelado previo de una de las partes del dispositivo OWC, la cámara de captura. Una vez generado el modelo, el cual presenta un alto porcentaje de correlación respecto al sistema real, este ha sido integrado en uno más general de la planta de Mutriku. Diferentes casos de análisis han permitido determinar que, si bien la turbina Wells presenta ciertas bondades que justifican su uso, las respuestas de los nuevos conceptos de turbinas evidencian un claro avance que defiende su uso en pos de una mayor extracción de energía en dispositivos OWC.

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Validation of trajectory planning strategies for automated driving under cooperative, urban, and interurban scenarios.

LATTARULO , RAY ALEJANDRO

Zuzendariak:
GOMEZ GARAY, VICENTE;
PEREZ RASTELLI, JOSHUE MANUEL
Aipamenak:
Cum Laude
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2019
Laburpena:

En esta Tesis se estudia, diseña e implementa una arquitectura de control para vehículos automatizados de forma dual, que permite realizar pruebas en simulación y en vehículos reales con los mínimos cambios posibles. La arquitectura descansa sobre seis módulos: adquisición de información de sensores, percepción del entorno, comunicaciones e interacción con otros agentes, decisión de maniobras, control y actuación, además de la generación de mapas en el módulo de decisión, que utiliza puntos simples para la descripción de las estructuras de la ruta (rotondas, intersecciones, tramos rectos y cambios de carril).

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Modelado para estrategias de control de robots paralelos flexibles

BENGOA GANADO, PABLO

Zuzendariak:
CABANES AXPE, ITZIAR;
ZUBIZARRETA PICO, ASIER
Aipamenak:
Cum Laude
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2018
Laburpena:

La necesidad de lograr mayor productividad ha llevado a crear robots más ligeros que sean capaces de lograr mayores velocidades de operación. Para poder alcanzar este objetivo, las empresas constructoras han reducido de la sección transversal de los eslabones. Sin embargo, esta reducción puede causar deformaciones en los eslabones, y por consiguiente, perdida de precisión del robot. La deformación de los eslabones puede ser compensada mediante el uso de técnicas de control avanzado basadas en modelo que tengan en cuenta la flexibilidad de los eslabones a la hora de definir la ley de control. Sin embargo, el modelado dinámico y control de los robots flexibles, especialmente de los manipuladores paralelos, sigue siendo áreas de investigación poco abordadas en comparación con sus homólogos rígidos. Por lo tanto, este trabajo presenta una metodología para el modelado y control de los robots paralelos flexibles. En primer lugar se define una metodología nueva de modelado dinámico basada en el Método de Elementos Finitos, la cual puede ser utilizada independientemente de la flexibilidad de los eslabones. Es decir, esta metodología define las pautas para el modelado tanto robots con eslabones rígidos, como flexibles o una combinación de ambos. Sin embargo, para introducir los términos de flexibilidad en el modelo se requiere medir dicha flexibilidad, algo que no es trivial a día de hoy. Para ello, se ha desarrollado un estimador que permite conocer la deformación de los eslabones de forma precisa y con un coste económico y computacional mínimo. Por último, en este trabajo se define una estrategia de control avanzada para robots paralelos, denominada CTC para Robots Flexibles, capaz de contemplar la flexibilidad de los eslabones haciendo uso del modelo dinámico definido mediante la metodología propuesta.

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Control predictivo basado en modelo pra control lateral de vehículos

MATA CANTON, SARA

Zuzendariak:
PINTO , CHARLES RICHARD;
ZUBIZARRETA PICO, ASIER
Aipamenak:
Cum Laude
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2018
Laburpena:

La mejora tecnológica ha supuesto el desarrollo de sistemas de seguridad avanzada en vehículos, entre los que destacan los sistemas de guiado avanzados para vehículos autónomos y semiautónomos. De forma general, este tipo de sistemas se basan en la resolución de diferentes subproblemas independientes: la definición de la trayectoria a seguir, el control para que el vehículo siga dicha trayectoria y la toma de decisión para la asistencia al conductor. De estos tres subproblemas la presente tesis abarca el relacionado con el control. Para dicho fin, se plantea el desarrollo de un control predictivo para control de seguimiento lateral de trayectoria de un vehículo, de forma que éste sea capaz de seguir una trayectoria de referencia conocida de forma segura y confortable para todos los pasajeros, cumpliendo las restricciones impuestas y garantizando así la permanencia dentro del carril y evitando giros bruscos de volante. Además, esta metodología propuesta, a diferencia de otros trabajos, puede ser aplicada para diferentes trazados y en un amplio rango de velocidades. En primer lugar, se desarrolla un modelo del sistema para ser empleado adecuadamente como modelo de predicción en las diferentes estrategias de control. A continuación, se plantean tres propuestas de control predictivo: un control predictivo basado en modelo y con modelo de predicción variable, que sirve como base para las siguientes estrategias de control; un control predictivo basado en modelo con estabilidad garantizada y modelo de predicción variable; y un control predictivo basado en modelo robusto con estabilidad garantizada basado en tubos de trayectorias. Los tres controladores propuestos han sido validados experimentalmente.

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Contribution à la Gestion et à la Commande des Micro-Réseaux par les Systèmes Multi Agents.

BOUSSAADA , ZINA

Zuzendariak:
CAMBLONG RUIZ, ARITZA
Aipamenak:
Cum Laude
Nazioarteko tesia
Tesia Tutorekidetzan
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2018
Laburpena:

A la hora del desarrollo sostenible y del notable agotamiento de los recursos fósiles, las energías renovables se utilizan cada vez más. Es toda una política de desarrollo de fuentes de energía renovables que se está difundiendo internacionalmente. Como resultado, la integración de las energías renovables en la red eléctrica ha aumentado la complejidad de la red, por un lado, y ha cambiado su estructura por el otro. De hecho, dada su dispersión en diferentes sitios, los recursos de energía renovable han hecho posible la producción de energía distribuida y la bi-direccionalidad del flujo de energía en las redes eléctricas. Las mismas líneas eléctricas se utilizan para que la red absorba la energía renovable producida por los clientes y para abastecer a estos mismos clientes. La integración de esta producción distribuida en la red se puede facilitar mediante el establecimiento de micro-redes (MR) basadas en la ubicación geográfica. Concomitantemente, hay un importante desarrollo de las técnicas de Inteligencia Artificial inspiradas en el razonamiento humano (Lógica Difusa), la selección natural (Algoritmos Genéticos), el funcionamiento del sistema nervioso de los seres humanos (Redes Neuronales) y los comportamientos sociales de ciertas especies (sistemas multiagente). La idea principal de este trabajo es aprovechar el desarrollo y las ventajas de estas técnicas inteligentes para garantizar el funcionamiento de una micro-red instalada en un barco de carreras. De hecho, el patrón vasco Amaiur Alfaro tiene un gran desafío para la Vendée Globe 2020. Le gustaría ser el primer patrón en terminar la carrera utilizando solo fuentes renovables como turbinas eólicas, paneles fotovoltaicos, un hidro-generador y un sistema de recuperación de energía. Este desafío requiere el diseño de un sistema avanzado de gestión de la energía que garantice el equilibrio entre la producción y el consumo, teniendo en cuenta, entre otras cosas, la estimación de la energía eléctrica diaria disponible, a fin de determinar el momento y la cantidad de energía a almacenar. Este trabajo de investigación se estructura en dos fases principales. En la primera se busca obtener un predictor de alto rendimiento de la irradiación solar directa en una superficie horizontal utilizando la técnica de Redes Neuronales Artificiales Dinámicas, con el objetivo de utilizar los resultados para la predicción de la producción de energía fotovoltaica en el velero. El primer capítulo de la tesis presenta un estado del arte sobre la gestión de la energía en micro-redes y los otros dos capítulos describen todo el trabajo de investigación realizado y los diferentes resultados obtenidos. Dividimos el primer capítulo en dos partes. La primera parte fue dedicada a la gestión de la energía en las MRs. Para este propósito, hemos definido el concepto de MR y hemos expuesto los diversos problemas relacionados con él mediante la presentación de las técnicas de gestión utilizadas en la literatura. El objetivo era poder elegir la técnica más adecuada para la gestión de la MR implementada en nuestro trabajo. Teniendo en cuenta el aspecto descentralizado de la MR y la gran variación de las condiciones de su funcionamiento para nuestro caso, optamos por utilizar la técnica de los sistemas múltiagente (SMA). Para esto, definimos un SMA, un agente general, un agente de software y un agente físico. Además, presentamos las propiedades y las características importantes relacionadas con el funcionamiento de un SMA. En la segunda parte del primer capítulo, nos hemos interesado a la predicción, un paso necesario que debe preceder la gestión de la energía en las MR. Dada la intermitencia de la producción fotovoltaica, que es una parte importante de la producción en la MR implementada, nos centramos en la predicción de la radiación solar, la variable meteorológica responsable de la producción fotovoltaica. Un estado del arte de lo que se ha hecho en la literatura ha demostrado que la predicción de una serie temporal en general, y la de la radiación solar en particular, requiere el uso de técnicas no lineales. El aspecto estadístico de la radiación solar y la falta de información suficiente que conduzca a su modelado nos ha llevado a optar por una técnica que utiliza un modelo de "caja negra", con una buena capacidad de aprendizaje: la de las Redes Neuronales Artificiales (RNA). Para esto, en el último párrafo de este capítulo, hemos desarrollado las características de los diferentes modelos de RNA enfocando en los principales parámetros que nos permitieron usarlos más adelante. Dedicamos el segundo capítulo a la predicción de la radiación solar directa en una superficie horizontal a medio plazo utilizando la técnica de RNA dinámica. El modelo de RNA que elegimos es el modelo NARX. Al estudiar la fuente y las transformaciones que sufre la radiación solar para alcanzar la superficie de la Tierra, la hemos descompuesto en un componente determinista y un componente estadístico. En la primera sección del capítulo, hemos definido los parámetros necesarios para calcular el modelo de "cielo despejado" de radiación solar directa en una superficie horizontal, que modela el componente determinista de la radiación. También realizamos un estudio comparativo para determinar tres parámetros constructivos de la radiación solar: la declinación solar, la ecuación del tiempo E y el factor de corrección de la distancia tierra-sol KD. En cuanto a la segunda sección del capítulo, se dedicó a la predicción de la radiación solar. Comenzamos con la definición del modelo NARX de la RNA e insistimos en las propiedades que explotamos en nuestro trabajo. Posteriormente, presentamos la base de datos utilizada para la predicción y los criterios de evaluación, que son el error cuadrático medio ¿Mean Square Error¿ MSE y el promedio diario del error de potencia ¿Daily Mean of the Power Error¿ DMPE. La salida deseada de la red neuronal es la radiación solar global medida por la estación meteorológica de ESTIA-Bidart, y las entradas son el modelo de "radiación de cielo despejado" de radiación directa que se ha definido en la primera sección y la cubierta de nubes que se presenta más adelante y representa el componente estadístico de la radiación solar. Los datos de salida de la cubierta de nubes son pronósticos espaciados con una diferencia de 0.25° en latitud y longitud, con un intervalo de tiempo de 3 horas, y se descargan desde el sitio web www.zygrib.org. Por lo tanto, hemos propuesto dos interpolaciones que se aplicarán para estos datos de previsión, uno geográfico y otro temporal, y esto para poder construir la entrada de la red neuronal. Posteriormente, presentamos los resultados obtenidos y el modelo propuesto. La idea principal de nuestra solución es realizar un aprendizaje regular una vez al día (a medianoche), para tener en cuenta varios parámetros, como la cubierta de nubes, las características solares y la movilidad del barco. Después de presentar de forma sintética los resultados de las simulaciones, hemos preparado una base de datos adecuada que consta de una base de datos de prueba y aprendizaje de 10 días, cuyos datos se filtran en un intervalo de tiempo de 30 minutos en un intervalo de una hora La red NARX final contiene 15 neuronas en las dos capas ocultas y una neurona en la capa de salida. La función de activación de las capas ocultas es sigmoidal y la de la capa de salida es tangente hiperbólica. La generación de los pesos iniciales es aleatoria. El MSE y el DMPE son los criterios utilizados para elegir los parámetros óptimos. Al final de la segunda sección del segundo capítulo, realizamos el procesamiento de datos necesario para aplicar el aprendizaje a bordo. De hecho, la nubosidad y la radiación solar global medida son datos fácilmente recuperables incluso durante la navegación, ya que la descarga del archivo GRIB se realiza de antemano y la medición de la radiación global se realiza mediante una estación meteorológica portátil. Sin embargo, el cálculo del modelo de "radiación de cielo despejado" de la radiación solar directa requiere la recuperación de la fecha y la hora, la latitud y la longitud. Un procesamiento de los datos recibidos de los instrumentos a bordo por la red de veleros permitió una decodificación de las tramas que circulan en esta red y la recuperación de los parámetros necesarios. La segunda fase de este trabajo se centra en la gestión de MRs mediante los SMA. Este es el tema del tercer capítulo. De hecho, la complejidad de la gestión de MRs varía según la composición de las MRs, las condiciones en las que operan y las restricciones estudiadas por el gerente. Las características y especificidades de la MR estudiada en este trabajo de investigación son particulares ya que: ¿ La MR estudiada está alimentada solo con energías renovables, ¿ La MR es móvil, instalada en un velero cuyo recorrido depende en gran medida de las condiciones meteorológicas (velocidad y dirección del viento), ¿ Es un yate de carreras, por lo que la velocidad y la continuidad del servicio son dos limitaciones principales en la gestión. Para eso, al principio, presentamos el modelo global de la MR estudiada describiendo su estructura. Luego modelamos cada elemento con un modelo en el entorno de Matlab-Simulink que se basa en las ecuaciones de la electricidad y el principio de funcionamiento del elemento. Una vez que se modeló la MR, pasamos a la presentación del SMA propuesto. Así definimos su estructura: ¿ un agente ha sido asociado con cada productor de energía, ¿ el cargador se ha combinado con el agente asociado con él, ¿ con respecto a las cargas, basándose en su repartición en cargas prioritarias, secundarias e inerciales, les asignamos un agente para cada categoría, ¿ se han implementado tres agentes de software adicionales para garantizar la gestión adecuada de la MR, un agente "supervisor", un agente de "predicción" y un agente de "interfaz gráfica". Posteriormente, identificamos la estructura y el principio de operación e interacción de cada agente con su entorno. Al final, presentamos los resultados obtenidos al mostrar varios escenarios relacionados con las condiciones de navegación y encontramos que el uso del SMA para la gestión de la MR estudiada ofrece una ganancia en términos de eficiencia energética. De hecho, el carácter distribuido del SMA y la interacción entre los agentes hacen posible: ¿ suministrar todo tipo de carga lo más posible, lo que garantiza la continuidad del servicio en la MR, ¿ controlar la variación del estado de carga (¿state of charge¿, SOC) de la batería de forma permanente y eficiente, lo que contribuye a proteger la batería y aumentar su vida útil, ¿ maximizar la disponibilidad de la producción fotovoltaica minimizando el lanzamiento del hidro-generador al agua y mejorando así la velocidad de navegación del barco. ¿ promover el uso de recursos renovables, que, a pesar de su naturaleza intermitente, son una fuente confiable de electricidad incluso en un caso extremo (yate de carreras), cuando su uso está bien estudiado de antemano (tamaño de los elementos de la MR, optimización del peso para una buena navegación). En conclusión, los resultados obtenidos durante este trabajo de investigación han demostrado tanto la efectividad de las RNA en la predicción de la producción fotovoltaica como la de los SMA para la gestión de la energía. Esto es prometedor para el estudio de MRs en general y para la aplicación de técnicas de inteligencia artificial para la gestión de MRs en particular.

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Metodologías para el diseño de sistemas de control distribuido bajo el estándar IEC 61499 aplicados al control de procesos

GARCIA SANCHEZ, MARCELO VLADIMIR

Zuzendariak:
PEREZ GONZALEZ, FEDERICO
Kalifikazioa:
Bikain
Urtea:
2018
Laburpena:

Es evidente que en los próximos años gran parte de las tecnologías recogidas bajo el marco de la denominada Industria 4.0 tendrá un profundo impacto en todas las empresas y, entre ellas, las relacionadas con la explotación y producción de petróleo y gas. Sin embargo, la apresurada adopción de tecnologías de la información sin un conocimiento adecuado de las mismas y su aplicación a los diferentes aspectos de los sistemas de control de planta, sistema de planificación de recursos empresariales (Enterprise Resource Planning ¿ ERP) y sistemas orientados a la ejecución de la fabricación (Manufacturing Execution Systems ¿ MES) puede derivar en que las compañías de petróleo y gas automaticen sus sistemas industriales con un injustificado alto coste, de manera potencialmente peligrosa y propensa a errores. La automatización de bajo coste promueve arquitecturas de referencia rentables y nuevos enfoques de desarrollo para aumentar la flexibilidad y la eficiencia de las opera-ciones de producción en una planta industrial. Esto ha llevado a la adopción por parte este tipo de empresas de estándares de redes industriales para las comunicaciones a todos los niveles. En este sentido, OPC UA, además de permitir adherirse a las empresas a la iniciativa de la Industria 4.0, proporciona acceso local y remoto a la información de planta, facilitando un mecanismo reconocido de integración tanto horizontal como vertical de manera correcta, segura y eficiente. El objetivo principal de esta tesis doctoral es presentar una arquitectura abierta para la integración vertical basada en sistemas ciber-físicos de producción, configurados bajo la norma IEC 61499 y usando OPC UA, apta para su utilización en la fabricación flexible en la industria de petróleo y gas.

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Advanced Control of Multilevel power converters for weak grid applications.

JUPIN , SAMUEL OLIVIER

Zuzendariak:
TAPIA OTAEGUI, GERARDO;
VECHIU , IONEL
Aipamenak:
Cum Laude
Nazioarteko tesia
Tesia Tutorekidetzan
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2020
Laburpena:

El advenimiento progresivo de las microrredes que incorporan fuentes de energía renovable está dando lugar a un nuevo paradigma de distribución de la electricidad. Este nuevo planteamiento sirve de interfaz entre consumidores no controlados y fuentes intermitentes, implicando desafíos adicionales en materia de conversión, almacenamiento y gestión de la energía. Los convertidores de potencia se adaptan en consecuencia, en particular con el desarrollo de los convertidores multinivel, que integrando los mismos componentes que sus predecesores y un control más complejo, soportan potencias más altas y aseguran una mejor calidad de la energía. Debido al carácter híbrido de los convertidores de potencia, su control se divide comúnmente en dos partes: por un lado, el control de los objetivos continuos vinculados a la función principal de los convertidores de servir de interfaz, y, por otro, el control discreto de los interruptores de potencia, conocido con el nombre de modulación. En este contexto, las exigencias crecientes en términos de eficiencia, fiabilidad, versatilidad y rendimiento hacen necesaria una mejora de la inteligencia de la estructura de control. Para cumplir con estos requisitos, se propone tratar mediante un solo controlador ambas problemáticas, la vinculada a la función de interfaz de los convertidores y la relacionada con su naturaleza discreta. Esta decisión implica incorporar la no-linealidad de los convertidores de potencia en el controlador, lo que equivale a suprimir el bloque de modulación, que constituye la solución tradicional para linealizar el comportamiento interno de los convertidores. Se adopta un planteamiento de Control Predictivo basado en Modelos (MPC) para abordar la no-linealidad y la gran diversidad de objetivos de control que acompañan a los convertidores de potencia. El algoritmo desarrollado combina teoría de grafos ¿con algoritmos de Dijkstra, A* y otros¿ con un modelo de estado especial para sistemas conmutados al objeto de proporcionar una herramienta potente y universal, capaz de manipular simultáneamente el carácter cuantificado de los interruptores de potencia y el continuo de las entidades interconectadas por el convertidor. Se han obtenido resultados sobre la estabilidad y la controlabilidad de los modelos de estado conmutados aplicados al caso particular de los convertidores de potencia. El controlador así desarrollado y descrito se ha examinado en simulación frente a varios casos y aplicaciones: inversor aislado o conectado a la red, rectificador y convertidor bidireccional. Se ha empleado la misma estructura de control para tres topologías de convertidor multinivel: Neutral-Point Clamped, Flying Capacitor y Cascaded H-Bridge. Al objeto de adaptarse a los cambios citados, lo único que varía en el controlador es el modelo del convertidor adoptado para la predicción, así como la función de coste, que traduce los requisitos de control en un problema de optimización a solucionar por el algoritmo. Un cambio de topología resulta en una modificación del modelo interno, sin impacto sobre la función de coste, mientras que variaciones de esta función son suficientes para adaptarse a la aplicación. Los resultados muestran que el controlador logra actuar directamente sobre los interruptores de potencia en función de diversos requisitos. Los desempeños de la estructura de control propuesta son similares a los de las numerosas estructuras dedicadas a cada uno de los casos estudiados, excepto en el caso de operación en modo rectificador, en el que la versatilidad y rapidez de control obtenidos son particularmente interesantes. En definitiva, el controlador planteado puede emplearse para diferentes aplicaciones, topologías, objetivos y limitaciones. Si bien las estructuras de control lineal tradicionales han de modificarse, a menudo en profundidad, para afrontar diferentes modos de operación o requisitos de control, dichas alteraciones no tienen ningún impacto sobre la arquitectura del controlador MPC obtenido, lo que pone de manifiesto su versatilidad, así como su universalidad, también demostrada por su capacidad para adaptarse a diferentes convertidores de potencia sin modificaciones importantes. Finalmente, la solución propuesta elude por completo la complejidad de la modulación, ofreciendo simplicidad y flexibilidad al diseño del control.

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Control de un exoesqueleto mediante señales EMG (electromiográficas)

SUBERVIOLA ZUÑIGA, AARON

Zuzendariak:
ZULUETA GUERRERO, EKAITZ
Aipamenak:
Cum Laude
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2019
Laburpena:

Las señales electromiográficas son las señales eléctricas que los músculos del cuerpo humano generan cuando realizan algún movimiento. Estas señales pueden ser capturadas mediante unos sensores, para su posterior tratamiento, interpretación y utilización. En este proyecto se van a utilizar las señales EMG generadas por ciertos músculos para implementar el control de un exoesqueleto que apoya al movimiento del brazo humano. Para ello se toman las señales del bíceps y del tríceps, además del braquiorradial, y a partir de ellas se calculan las consignas de movimiento a enviar al exoesqueleto. Además de dichas señales, también se han empleado un goniómetro que permita conocer el ángulo del brazo en todo momento, sensores táctiles de presión para conocer la fuerza realizada por el usuario, y se ha valorado la opción de utilizar actuadores con memoria de forma. El objetivo principal es el de conseguir recrear el movimiento de un brazo humano de la manera más real y natural posible, utilizando para ello señales EMG y otras entradas que se consideren de interés. Para ello se van a emplear técnicas avanzadas de control que permitan un procesamiento rápido de todas las entradas del sistema y una adaptabilidad a variaciones en las entradas.

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Torque vectoring control strategies for electric vehicles.

PARRA DELGADO ALBERTO

Zuzendariak:
PEREZ RASTELLI, JOSHUE MANUEL;
ZUBIZARRETA PICO, ASIER
Aipamenak:
Cum Laude
Nazioarteko tesia
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2020
Laburpena:

El comportamiento dinámico es un tema crucial en la industria de la automoción. A raíz del impulso que han sufrido los vehículos eléctricos y a las distintas arquitecturas que permiten implementar para sus sistemas de tracción, los algoritmos que tratan de mejorar dicho comportamiento se han convertido en un tema cada vez más interesante en el que investigar. En este sentido, la complejidad añadida que introducen las diversas topologías (uno, dos o cuatro motores) requieren de una correcta estrategia de gestión del par en rueda, lo que se ha traducido en un creciente interés en las estrategias de distribución de par o ¿Torque Vectoring¿ (TV). Además, estos sistemas no solo pueden mejorar el comportamiento dinámico del vehículo, sino también su eficiencia energética, aumentando su limitada autonomía, el cual es uno de los mayores obstáculos para estos vehículos. Debido a esto, en esta tesis se presenta, en primer lugar, una revisión del estado del arte en lo que a sistemas de torque vectoring se refiere, remarcando los aspectos más importantes en los que hace falta trabajar y en los que se centra esta tesis. En segundo lugar, se presenta el entorno de simulación utilizado en esta tesis. Tras estos dos primeros capítulos, se presentan los sistemas de torque vectoring propuestos en esta tesis. El primero de ellos está basado en técnicas de control inteligente e incluye un estimador de fuerzas verticales, mientras que el segundo de ellos está basado en un controlador predictivo no lineal y considera explícitamente el consumo energético en su formulación. Finalmente, las conclusiones y las futuras áreas de trabajo son presentadas.

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DESARROLLO DE SISTEMAS DE CONTROL INTELIGENTE PARA UTILLAJE AERONÁUTICO.

VELASCO PASCUAL JAVIER

Zuzendariak:
BARAMBONES CARAMAZANA, OSCAR;
CALVO GORDILLO, ISIDRO
Aipamenak:
Cum Laude
Indistriako Tesia
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2021
Laburpena:

Uno de los pilares básicos en la industria 4.0 es la incorporación de ¿utillajes inteligentes¿ a los procesos de fabricación: utillajes dotados de nuevos sensores, actuadores y sistemas de comunicación, que permiten controlar de manera de automatizada hasta el más mínimo detalle del proceso productivo. El objetivo principal de esta tesis es el desarrollo de técnicas de control avanzado y comunicación para utillaje inteligente. En particular, el diseño e implementación de diferentes estrategias de control inteligentes que permitan controlar diferentes tipos de actuadores con una elevada precisión y una velocidad de respuesta adecuada basadas en las medidas obtenidas de los sensores.

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Intelligent and self-adaptive strategies for improved energy management in fleets of vehicles

LOPEZ IBARRA, JON ANDER

Zuzendariak:
CAMBLONG RUIZ, ARITZA;
GAZTAÑAGA ARANZAMENDI,HAIZEA;
HERRERA PEREZ, VICTOR ISAAC
Aipamenak:
Cum Laude
Indistriako Tesia
Nazioarteko tesia
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2021
Laburpena:

Tesi honen erronka nagusia, "autoen flota bat energetikoki kudeatzeko soluzio integrala bat lortzea, flota mailako jabetzaren guztizko kostua optimizatuz, ziurtatzen planifikatutako baterien bizitzak lortzen direla, ikasketan oinarritutako energia kudeaketa estrategikoen bidez". Erronka hau gauzatzeko alde batetik, ikasketan oinarrituriko energia kudeaketa estrategia berri bat garatu da, inferentzia sistema neuro-lauso moldakorra den teknikaz baliatuz, baterien degradazioaz kontziente dena. Ikasketan oinarrituriko energia kudeaketa estrategiek ahalbidetzen dute epe motzeko potentzia/energia kudeaketa gauzatzea programazio dinamikoaren pareko emaitzak lortuz, autobusen baterien bizitzaren epe luzeko kudeaketarekin bateratzea. Bestaldetik, floten kudeaketa energetikoa gauzatzeko estrategia jerarkiko bat proposatu da, ikasketan oinarrituriko estrategia integratzen duena, flota eta ibilgailu mailako kudeaketa holistikoa egiteko. Garatutako egitura honekin, flota mailako askatasun maila berriak aurkitu eta aplikatu dira. Lehenengo autobusa-ibilbide floten kudeaketa teknika, autobusaren operazioa ibilbide bakoitzera egokitzen du. Bigarren ibilbide-autobusera floten kudeaketa teknika, flotaren berrantolaketa kudeatzen du, autobus baterien bizitza kritikoenak orekatuz. Hirugarren flota mailako teknika ikasteko energia kudeaketa estrategia eguneratzen du, autobusen bizitza osoan zehar ematen diren egoera berriei operazioa moldatzeko.

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Design and validation of decision and control systems in automated driving

MATUTE PEASPAN, JOSE ANGEL

Zuzendariak:
PEREZ RASTELLI, JOSHUE MANUEL;
ZUBIZARRETA PICO, ASIER
Aipamenak:
Cum Laude
Indistriako Tesia
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2021
Laburpena:

En la última década ha surgido una tendencia creciente hacia la automatización de los vehículos, generando un cambio significativo en la movilidad, que afectará profundamente el modo de vida de las personas, la logística de mercancías y otros sectores dependientes del transporte. En el desarrollo de la conducción automatizada en entornos estructurados, la seguridad y el confort, como parte de las nuevas funcionalidades de la conducción, aún no se describen de forma estandarizada. Dado que los métodos de prueba utilizan cada vez más las técnicas de simulación, los desarrollos existentes deben adaptarse a este proceso. Por ejemplo, dado que las tecnologías de seguimiento de trayectorias son habilitadores esenciales, se deben aplicar verificaciones exhaustivas en aplicaciones relacionadas como el control de movimiento del vehículo y la estimación de parámetros. Además, las tecnologías en el vehículo deben ser lo suficientemente robustas para cumplir con los requisitos de seguridad, mejorando la redundancia y respaldar una operación a prueba de fallos. Considerando las premisas mencionadas, esta Tesis Doctoral tiene como objetivo el diseño y la implementación de un marco para lograr Sistemas de Conducción Automatizados (ADS) considerando aspectos cruciales, como la ejecución en tiempo real, la robustez, el rango operativo y el ajuste sencillo de parámetros. Para desarrollar las aportaciones relacionadas con este trabajo, se lleva a cabo un estudio del estado del arte actual en tecnologías de alta automatización de conducción. Luego, se propone un método de dos pasos que aborda la validación de ambos modelos de vehículos de simulación y ADS. Se introducen nuevas formulaciones predictivas basadas en modelos para mejorar la seguridad y el confort en el proceso de seguimiento de trayectorias. Por último, se evalúan escenarios de mal funcionamiento para mejorar la seguridad en entornos urbanos, proponiendo una estrategia alternativa de estimación de posicionamiento para minimizar las condiciones de riesgo.

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Robotika kolaboratiboa nabigazio autonomoarekin bihurketa prozesuak egiteko entengabeko lanetan

TESO FERNANDEZ DE BETOÑO, DANIEL

Zuzendariak:
ZULUETA GUERRERO, EKAITZ
Aipamenak:
Cum Laude
Tesia Lankidetzan
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2020
Laburpena:

Proiektu honek bi prototipo ezberdin jasotzen ditu. Alde batetik, nabigazio autonomoa erabiltzen duen AMR prototipo baten garapena erakutsiko da. Bestetik, Mercedes ¿ Benz barnean landuriko tresneria baten ikerketa aurkeztuko da. AMR-ak plataforma mugikor ahaltsuak dira eta hauek barneko nabigazio autonomoa erabiltzen dute, edozein gune ezagunetik mugiarazteko. Horregatik, Gasteizko Ingeniaritza Eskolak halako plataforma baten diseinua burutzen hasi da, lokalizazio algoritmoak lantzeko. Robot mugikor honek elementu industrialak erabiliko ditu eta hauek inteligentzia garapenean zenbait oztopo ezarriko ditu. AMR - ri robot bat atxiki ahal zaio, horregatik Mercedes ¿ Benz barnean elementu komertzialekin AMR bateri robot kolaboratibo bat ezarri zaio. Garapen honek lan postuen efizientziak lantzeko baliagarria izango da eta horretarako robotak etengabeko lanetan mugiarazi, kokatu eta kalitatezko lana burutu behar du.

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Teknika adimentsuetan oinarritutako aerosorgailuen kontrol sistemen diseinua.

SAENZ AGUIRRE, AITOR

Zuzendariak:
FERNANDEZ GAMIZ, UNAI;
ZULUETA GUERRERO, EKAITZ
Aipamenak:
Cum Laude
Kalifikazioa:
Bikain - Cum Laude
Urtea:
2020
Laburpena:

Tesi honetan ardatz horizontaleko aerosorgailuen operazioa hobetzeko teknika adimentsuetan oinarritutako kontrol sistema aurreratuen diseinu eta simulazio bidezko balioztatzea proposatzen da. Nahiz eta gaur egungo aerosorgailu industrialen heldutasun handia izan, oraindik ere zer egina dago hainbat egoeratan hauek sortutako potentzia elektrikoa eta jasandako karga mekanikoak optimizatzeko momentuan. Ikerkuntza lan honetan, aerosorgailuen operazioa hobetzeko bi arlo desberdin landu dira. Alde batetik, aerosorgailuaren yaw sistemaren funtzionamendu autonomo eta optimo bat lortzeko helburuarekin, ¿Machine Learning¿ bidezko algoritmo bat diseinatu da. Algoritmo honek, ¿Reinforcement Learning¿, ¿Artificial Neural Network¿ eta optimizazio algoritmoak bezalako teknika adimentsuak baliatzen ditu. Bestalde, aersorgailuen aerodinamika hobetze aldera, fluxu kontrol gailuetan oinarritutako fluxu kontrol estrategia aktibo bat diseinatu da. Estrategia honen oinarrizko elementuak ¿Gurney Flap¿ izena hartzen duten fluxu kontrol gailuak dira. Simulazio bidezko emaitzak aztertuta, diseinatutako estrategiek ardatz horizontaleko aerosorgailuen jarduera hobetzeko potentzial handia dutela ondorioztatu daiteke.(ez bete tarte hau baino gehiago)

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Iterative learning control in the commissioning of industrial presses

TROJAOLA BOLINAGA IGNACIO

Zuzendariak:
ELORZA PINEDO, IKER;
IRIGOYEN GORDO, ELOY
Aipamenak:
Indistriako Tesia