Ciencias Exactas y Ciencias de la Salud
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11285/551039
Pertenecen a esta colección Tesis y Trabajos de grado de las Maestrías correspondientes a las Escuelas de Ingeniería y Ciencias así como a Medicina y Ciencias de la Salud.
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- Modelación y Control de un Mini-Helicóptero-Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2009-05-01) Víctor Manuel Munguía Canales; Soto Rodríguez, Rogelio; Galván Rodríguez, Arturo; Ramírez Mendoza, Ricardo A.; Acevedo Mascarúa, Joaquín; Tecnológico de Monterrey, Campus MonterreyEn la presente investigación se verifica la viabilidad de obtener un Neurocontrolador para dos grados de libertad: Roll/ Φ y Pitch/θ , de un mini-helicóptero swiftló montado sobre una base de limitación física, de forma simulada, teniendo en consideración lo siguiente: 1. No se cuenta con un modelo matemático de la dinámica del mini-helicóptero swifitló. 2. Es un problema de decisiones secuenciales, "Sequential Decisión Problems (SDPs)", lo que significa que todas las acciones de control están ligadas. 3. El agente o Neurocontrolador, interactúa con un ambiente objetivo desconocido, y donde está en búsqueda de acciones que maximizan su recompensa o aptitud a largo plazo (tiempo en que se evaluará al agente). Con base en las consideraciones antes expuestas el problema se dividió en dos partes. En la primera parte el modelo de la dinámica de la planta es identificado experimentalmente usando redes neuronales; dicho modelo será la base para el ambiente de simulación y experimentación de la segunda parte, en la cual se atacó el problema con una perspectiva de aprendizaje por refuerzo [4], en particular usando una técnica Neuroevolutiva conocida con el nombre de NeuroEvolution of Augmenting Topologies NEAT [1], esta técnica toma una población de individuos, agentes o Neurocontroladores, y los evoluciona conforme pasan las generaciones, y en donde en cada generación se evalúa a cada individuo durante ciento cincuenta incrementos de tiempo secuencial para finalmente obtener su aptitud la cual es la única guía del algoritmo NEAT en el proceso de Neuroevolución general. En base a los resultados de la experimentación realizada, el desarrollo de un Neurocontrolador , utilizando el algoritmo NEAT, dentro del ambiente de simulación basado en el modelo identificado con redes neuronales, se puede considerar posible mientras se tenga especial cuidado en el proceso de evolución incremental, y en una buena identificación de la dinámica de la planta.
- Control Inteligente de un Aeroplano a Escala-Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2009-05-01) Raymundo Magaña Gómez; Soto Rodríguez, Rogelio; Ramírez Mendoza, Ricardo A.; Galván Rodríguez, Arturo; Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey; Acevedo Mascarúa, JoaquínEsta investigación es realizada como requisito para la obtención del grado Maestro en Ciencias con especialidad en Automatización y como resultado de la misma se pretende obtener un controlador de altura, por medio del control del ángulo de cabeceo (pitch) de un aeroplano en miniatura o a escala utilizando tres técnicas en forma conjunta, las cuales son lógica difusa (LD), redes neuronales (RN) y algoritmos genéticos (AG). El diseño de controladores óptimos, robustos y seguros para aeroplanos puede ser un problema complejo de resolver debido a la cantidad de variables del sistema y a su no-linealidad, por lo que se requiere de personal muy capacitado y de tiempos de desarrollo prolongados. El sistema de control de la aeronave está compuesto por sensores, que permiten conocer el estado del avión, y actuadores como los motores y superficies de control. En este trabajo se utiliza la superficie de control conocida como elevador para realizar la tarea de seguimiento de referencia y rechazo de perturbaciones de la planta. El controlador a implementarse utiliza redes neuronales de función base radial para sustituir las reglas del controlador difuso convencional, permitiendo así el ajuste de todos los parámetros del sistema de control mediante la utilización de una técnica de auto-sintonización. Las técnicas de algoritmos genéticos serán utilizadas para la sintonización de los parámetros de las funciones de membrecía de entrada y de los pesos de la tabla del controlador neuro-difuso a utilizarse. La utilización de las tres técnicas propuestas en forma conjunta busca la minimización del tiempo y el esfuerzo de desarrollo de un controlador robusto y adaptable a las variaciones de los parámetros del sistema, eliminando así uno de los aspectos negativos de la implementación de controladores difusos, el tiempo de sintonización del controlador. Ha sido demostrado en trabajos anteriores que la utilización de las técnicas mencionadas permite obtener resultados satisfactorios, tanto en tiempo de sintonización del controlador como en el desempeño del mismo, cuando se tienen espacios de búsqueda complejos para los parámetros del controlador.
- Control de Caos en un Modelo de Capa Límite -Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2009-05-01) Luis Carlos González Súa; Soto Rodríguez, Rogelio; Ramírez Mendoza, Ricardo A.; Santana Blanco, Jesús; Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey; Acevedo Mascarúa, JoaquínEl presente trabajo de tesis se ha desarrollado dentro de las cátedras de e-Robots y Autotrónica y el grupo de vehículos autónomos en el Centro de Computación Inteligente y Robótica (CCIR) del Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey. La investigación es el compendio de la modelación y control de la capa límite de una lámina plana, como un estudio preliminar de la estructura de las alas de un vehículo aéreo, con el objetivo de reducir la fricción del viento en vuelo estacionario. El efecto de la fricción del viento en las alas se puede modelar haciendo uso de la teoría de dinámica de fluidos, análogo al modelo de capa límite de una lámina plana en su estado turbulento o caótico. Se propone un controlador difuso capaz de manipular el modelo de capa límite de una lámina plana en su estado turbulento o caótico, con el objetivo de mantener el sistema en estado laminar o no caótico. Se realizó una investigación profunda para ampliar la comprensión del comportamiento de los sistemas caóticos, y conocer la razón por la cual dichos sistemas son tan peculiares y tienen un comportamiento aparentemente errático o aleatorio. Debido a que la modelación de estos sistemas requiere de datos experimentales, fue necesario recurrir a un modelo caótico de capa límite ya establecido y publicado en una conferencia del American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). Una vez analizado el modelo y comprobado que tenía comportamiento de tipo caótico, se optó por utilizar dicho modelo para la aplicación de un controlador difuso que lograra mantener el sistema en su estado laminar o no caótico. Para el diseño del controlador, fue necesario definir una entrada para controlar el sistema, lo cual presentaba una contrariedad, ya que era necesario que fuese una variable físicamente manipulable; seguido de ello se analizó el comportamiento del sistema ante diferentes entradas para determinar que funciones de entradas y salidas deberían ser las adecuadas, así como la base de reglas del controlador para obtener un control apropiado del sistema y de esa forma alcanzar el objetivo propuesto. Las simulaciones fueron realizadas mediante el software SIMULINK® de MATLAB®, mientras que el controlador difuso fue creado usando la herramienta Fuzzy Toolbox de MATLAB®. Asimismo, se realizaron diferentes pruebas del controlador para demostrar que su comportamiento era el esperado para diferentes cambios en el sistema, teniendo en cuenta las características propias de los sistemas caóticos y su comportamiento. Los resultados de las simulaciones muestran la factibilidad del controlador propuesto para estabilizar el comportamiento caótico del sistema.
- Control de posición para un manipulador robótico utilizando retroalimentación difusa visual basada en imagen con cámara fija(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2004-05-01) Villanueva Garza, César Alberto; Soto Rodríguez, Rogelio; Gordillo Moscoso, José Luis; Conant Pablos, Santiago E.; Programa de Graduados en Electrónica, Computación, Información y Comunicaciones; Campus MonterreyEsta tesis desarrolla un controlador de posición, a través de retroalimentación visual basada en la imagen, que tiene como elemento característico el cálculo del error en el espacio de la imagen. Para el diseño del controlador de posición, se elimina la dinámica del sistema descrita por la matriz Jacobiana y se construye un sistema difuso. Asimismo, se demuestra la viabilidad de la técnica, con la implementación de la retroalimentación visual y la evaluación de los resultados trabajando en un manipulador robótico de seis grados de libertad. En el desarrollo de la retroalimentación difusa visual se propone un modelo compuesto por cuatro módulos; identificados como: de visión, de control, de orientación y del robot. El módulo de Visión Computacional extrae los parámetros de la imagen, definidos por el primer momento de Hu y compacidad, con el propósito de identificar la posición del efector y del objetivo. Esta información se envía al módulo de control, compuesto por un controlador difuso tipo PD, que tiene como tarea la reducción del error. Para asegurar que las posiciones definidas por el controlador de posición se encuentren dentro del espacio permitido por el manipulador, el módulo de orientación asegura posiciones válidas a través del concepto de los cosenos directores. Por último, el módulo del robot, establece la comunicación con el manipulador.
- Modelación y control de posición de un robot manipulador de seis grados de libertad usando sistemas difusos(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2004-05-01) Palomino Camargo, Oscar; Soto Rodríguez, Rogelio; Barrón Cano, Olivia M.; Conant Pablos, Santiago E.; Programa de Graduados en Electrónica, Computación, Información y Comunicaciones; Campus MonterreyEl interés de este trabajo de tesis, surge de la necesidad de implementar técnicas de identificación y control, usando sistemas difusos, a procesos de los cuales se desconoce su modelo matemático o es muy difícil de encontrar por métodos convencionales. En este trabajo de tesis se lleva a cabo la identificación y el diseño del controlador de cada una de las juntas de un robot manipulador de seis grados de libertad usando sistemas difusos. El robot es el modelo F3 fabricado por la compañía canadiense CRS Robotics Corporation. La identificación de las juntas del robot se lleva a cabo aplicando el algoritmo ANFIS (de sus siglas en inglés Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems). El modelo difuso se obtiene aplicando el algoritmo de identificación ANFIS (Grid Partition y Subtractive Clustering) a los pares de datos obtenidos experimentalmente a partir de las pruebas realizadas a cada una de las juntas. Se diseña también un controlador difuso tipo PD para la posición de las juntas identificadas y la sintonía se realiza heurísticamente sobre los factores de normalización. El desempeño del sistema con el controlador difuso tipo PD se compara con el desempeño del sistema con un controlador convencional PD. Resultados de simulación muestran un mejor control de la posición con el controlador difuso ante cambios de referencia y perturbaciones.
- Integración del filtro de Kalman a un Sistema de Posicionamiento Global (GPS) para aplicación en vehículos autónomos(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2003-11-01) Méndez Mejía, MIchell; Soto Rodríguez, Rogelio; Gordillo Moscoso, José Luis; Ramírez Mendoza, Ricardo A.; Programa de Graduados en Electrónica, Computación, Información y Comunicaciones; División de Electrónica, Computación, Información y Comunicaciones; Campus MonterreyEsta tesis describe la simulación del comportamiento de un filtro de Kalman convencional y un filtro de Kalman difuso aplicado en un Sistema de Posicionamiento Global (GPS), a través de la modelación de las ecuaciones que integran la medición de la posición, así como la caracterización del error del sensor GPS. La simulación se lleva a cabo implementado las ecuaciones del filtro de Kalman para las diferentes etapas del mismo, utilizando valores típicos y valores reales para comparar su comportamiento. Posteriormente se desarrolla un sintonizador difuso para el filtro de Kalman (filtro de Kalman difuso), para comprobar la mejoría de la estimación de la posición con respecto al filtro de Kalman convencional. Las simulaciones se llevaron a cabo en MATLAB por la facilidad de manejo de matrices, así como por las herramientas de lógica difusa que incluye el programa. Para obtener la caracterización del error del sensor GPS, fue necesario realizar la implementación física de la tarjeta GPS. Se utilizó el programa WinOncore12 de Motorola, con el fin de obtener lecturas reales del GPS y de esta forma trasladar los datos a un formato en el que se pueda analizar la covarianza de las mediciones. Se comparan gráficas del error obtenido con datos reales y datos típicos, obteniendo una aproximación del comportamiento del filtro de Kalman en un ambiente real. También se hace una comparación del comportamiento del filtro de Kalman difuso contra el convencional. La tesis establece las bases para el uso del GPS OncoreM12, en el sensado de la posición de un sistema de control de navegación para Vehículos Autónomos.
- Diseño de un controlador neurodifuso adaptable de velocidad para un motor sin escobillas de corriente directa-Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2002-05-01) Ruiz Arvizu, Manuel Arjan; Soto Rodríguez, Rogelio; Dieck Assad, Graciano; Ramírez Mendoza, Ricardo A.; ITESMEste trabajo tiene la finalidad del estudio de las redes neurodifusas para control de un motor sin escobillas de corriente directa. Si bien estos motores son una evolución en la arquitectura de los motores convencionales de corriente directa por presentar características que dan como resultado un mayor desempeño, menor desgaste y reducción casi total de mantenimiento. Es por estos motivos que los brazos robóticos como el F3 de CRS Robotics, utiliza motores de este tipo en su arquitectura propia. De aquí se parte con la necesidad de tener un control adaptable y robusto por que estos motores presentan una alta no-linealidad por lectura del par mecánico. En este caso de estudio, el motor sin escobillas de corriente continua es de quinto orden no-lineal. Se presenta la disyuntiva entre el control convencional y el control utilizando técnicas de inteligencia artificial. La hipótesis se basa en aplicar una unión de técnicas como lógica difusa la cual se basa en conocimiento lingüístico y redes neuronales que tienen la capacidad de aprender en base a información, terminando con la obtención de la llamada Red Neuro-Difusa Adaptiva (ANFIS). El presente trabajo se realiza mediante simulación utilizando MatLab 5.3 con la finalidad de modelar ambos sistemas de control; el de tipo convencional con un controlador Proporcional Integral (PI) y el de tipo neurodifuso con ANFIS que parte de un conjunto de entrenamiento entradas-salida para lograr un modelo difuso con el comportamiento del sistema original para el diseño de un sistema de control. Con esto se realiza una comparación de resultados de las simulaciones con carga nominal, cambios en el par mecánico y cambio del parámetro "resistencia del estator", implementadas con las dos técnicas propuestas al motor sin escobillas de corriente directa.
- Modelación de un alimentador de vidrio utilizando una red neuronal de retro propagación(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 1999-05-01) Flores Cardona, Nicolás; Soto Rodríguez, Rogelio; tolmquevedo; Tecnológico de Monterrey, Campus MonterreyEn la presente tesis se estudia el comportamiento de la temperatura en un alimentador de vidrio utilizado en la manufactura de envases de vidrio El estudio se realiza sobre un solo alimentador de vidrio hacia una maquina formadora de envases tipo I S (Individual Section) Se realizan mediciones a variables claves del proceso y se genera un modelo del alimentador El modelo del alimentador se obtiene en base a una red neuronal de retro propagación, se realizan simulaciones y se presentan las conclusiones obtenidas Este modelo se utilizará para fines de optimización sobre un control PID existente.
- Evaluación de Alternativas de Automatización y Control de un Proceso de Manufactura de Productos Enlatados -Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 1998-05-01) Juan Carlos Vázquez Meza; Soto Rodríguez, Rogelio; Valdez Torres, Benigno; Zarate, Eduardo; Tecnológico de Monterrey, Universidad Virtual; Marcos, María del SocorroEl trabajo que a continuación se presenta consiste en un desarrollo tecnológico, basado en el análisis y evaluación de alternativas de automatización y control de un proceso de manufactura de productos enlatados. El primer paso consiste en analizar el proceso de fabricación con la finalidad de identificar los problemas de producción y determinar cuáles de éstos, es conveniente y justificable automatizar. El siguiente paso es diseñar las alternativas de automatización y control que puedan solucionar los problemas antes mencionados. El ultimo paso es hacer una evaluación económica de las alternativas para ver si es económicamente rentable implementarla y calcular los beneficios que se obtendrán. De acuerdo a los resultados obtenidos de dicho estudio, se recomienda la alternativa a implementar, la cuál traerá los mejores beneficios, no sólo económicos sino también estratégicos; siendo la compañía quién se encargará del proceso de implementación.
- Modelación y Control Difuso de un Prototipo a Escala de una Grúa de Techo -Edición Única(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 1995-12-01) Gutiérrez Delgado, Martín; Soto Rodríguez, Rogelio; Olvera Rodríguez, Jorge; Rodríguez Ortiz, José De Jesús; Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey; Viramontes Brown, FedericoEl control automático de grúas de techo es un área, que por su importancia en la industria, ha sido investigada desde diversos enfoques de la teoría de control. Hasta ahora ningún controlador ofrece una solución completa. Para el desarrollo de esta tesis se construyó un prototipo a escala de una grúa de techo. Se hizo un modelo no lineal, incluyendo las fricciones viscosas y de Coulomb, del prototipo a escala con el fin de simular por computadora los controladores diseñados antes de probarlos en el prototipo. Se diseñaron dos controladores: uno difuso y el otro lineal empleando técnicas de control óptimo. Después de hacer una serie de comparaciones entre los dos controladores se llegó a la conclusión de que el control difuso es más robusto, ante el cambio en el parámetro de longitud de transporte, que el control lineal; debido a que con el control difuso las oscilaciones de la carga durante el transporte de l a misma son menores a las oscilaciones presentadas con el control lineal. También se concluyó que es más difícil diseñar un control difuso que un control lineal, ya que el proceso para diseñar el control difuso casi no es sistemático.