Sliding mode control law for a variable speedwind turbine

Modern wind turbines are designed in order to work in variable speed operations. To perform this task, wind turbines are provided with adjustable speed generators, like the double feed induction generator. One of the main advantage of adjustable speed generators is improving the system efficiency compared to fixed speed generators, because turbine speed can be adjusted as a function of wind speed in order to maximize the output power. However this system requires a suitable speed controller in order to track the optimal reference speed of the wind turbine. In this work, a sliding mode control for variable speed wind turbines is proposed. An integral sliding surface is used, because the integral term avoids the use of the acceleration signal, which reduces the high frequency components in the sliding variable. The proposed design also uses the vector oriented control theory in order to simplify the generator dynamical equations. The stability analysis of the proposed controller has been carried out under wind variations and parameter uncertainties by using the Lyapunov stability theory. Finally simulated results show, on the one hand that the proposed controller provides a high-performance dynamic behavior, and on the other hand that this scheme is robust with respect to parameter uncertainties and wind speed variations, that usually appear in real systems.

Design, analysis and implementation of a versatile low level radio frequency system for accelerating cavities

179 p.

Adaptive Scalable SVD Unit for Fast Processing of Large LSE Problems

Singular Value Decomposition (SVD) is a key linear algebraic operation in many scientific and engineering applications. In particular, many computational intelligence systems rely on machine learning methods involving high dimensionality datasets that have to be fast processed for real-time adaptability. In this paper we describe a practical FPGA (Field Programmable Gate Array) implementation of a SVD processor for accelerating the solution of large LSE problems. The design approach has been comprehensive, from the algorithmic refinement to the numerical analysis to the customization for an efficient hardware realization. The processing scheme rests on an adaptive vector rotation evaluator for error regularization that enhances convergence speed with no penalty on the solution accuracy. The proposed architecture, which follows a data transfer scheme, is scalable and based on the interconnection of simple rotations units, which allows for a trade-off between occupied area and processing acceleration in the final implementation. This permits the SVD processor to be implemented both on low-cost and highend FPGAs, according to the final application requirements.

Autoefikazia bakarkako kiroletan: esku pelotako kirolari eta atleten arteko ezberdintasunak

Lan honen helburua eskuzko pilotarien eta atleten autoefikazia neurtu eta hauen arteko ezberdintasunak zein diren aztertzea zen autematen zuten abilezia fisikoaren inguruan. Honetarako, ???Perceived Physical Ability??? (PPA) eskala erabili zen. Lagina kategoria ezberdineko (kadete, jubenil eta senior) 37 kirolariz osatuta zegoen (24 pilotari eta 13 atleta) beraien bataz besteko adina, pilotariena 19,41 eta atletena 20,53 izanik. Lortutako emaitzek adierazten dute atletek balore altuagoak izan dituztela abiadura, azkartasuna, bizitasuna eta trebeziari erlazionatutako galderetan batez ere eta baita ere masa muskular tonuari dagokion galdera batean. Konklusiotzat, eskala honen bidez pilotari eta atleten arteko ezberdintasun orokorrak zein diren ikusi dira hautematen duten autoefikazia mailari dagokionez. Ezberdintasunak adierazgarriak aurkitu ziren abiadura, azkartasuna, trebezia, zalutasuna eta muskular tonuari zegozkien itemetan.

Diseño y verificación del sistema de interpolación de trayectorias de un mecanismo de cinemática paralela

[ES]El objetivo principal del presente Trabajo Fin de Grado es diseñar un interpolador de trayectorias y programarlo en Labview. Para ello, se ha de analizar primeramente la cinemática del mecanismo a utilizar, un robot de cinemática paralela 5R, y calcular su espacio de trabajo. Después, se deducirán y programarán diversos perfiles de velocidades (trapezoidal de velocidades, trapezoidal de aceleraciones y sinusoidal) para moverse en rectas, así como el movimiento en curvas mediante splines. También se hallarán experimentalmente las características de los motores disponibles y se averiguarán las velocidades máximas que puede alcanzar el mecanismo. Así podremos presentar un software que sirva para generar trayectorias para el robot 5R. Se presentan también, entre otros, el presupuesto del proyecto y los riesgos en los que se puede incurrir. El documento finaliza con unos anexos de planos CAD, resultados y código de programación.

Plataforma de investigación en el ámbito de la resucitación cardio-pulmonar basada en un maniquí de entrenamiento sensorizado

[ES]Hoy en día las muertes por parada cardiorrespiratoria superan en número a otras más mediáticas como aquellas que se producen por incendios o en accidentes de tráfico, y sin embargo su repercusión es mucho menor. Este hecho debe ser motivo de preocupación ya que, con una correcta formación de la población en materia de resucitación cardíaca, muchas de estas muertes podrían ser evitadas. Con el objetivo de reducir estas estadísticas han surgido multitud de estudios y proyectos de investigación consistentes en tratar de mejorar las herramientas disponibles tanto para personal sanitario como no sanitario. En este marco se encuadra el proyecto presentado en este documento, consistente en la sensorización de un maniquí de entrenamiento para episodios de parada cardiorrespiratoria, el cual ofrecerá la posibilidad de analizar con detalle el artifact o interferencia generada por el rescatador sobre el paciente en el momento de efectuar la maniobra de resucitación, así como la interferencia causada por el contacto electrodo-piel. Paralelamente podrá ser utilizado como mero instrumento de entrenamiento para posibles situaciones reales. El porqué de la utilización de este tipo de maniquíes reside principalmente en la imposibilidad de emplear personas debido a las posibles lesiones torácicas que pueden ocurrir por las compresiones realizadas. Finalmente debe citarse el hecho de que no es imprescindible tener conocimientos médicos para poder aplicar las técnicas básicas de resucitación cardíaca, acción que incrementa las posibilidades de supervivencia de un paciente de manera excepcional, ya que cada minuto que pasa desde la parada cardiorrespiratoria la probabilidad de supervivencia disminuye en un porcentaje significativamente elevado. Tomando como base lo descrito hasta ahora, en este documento se detalla la solución técnica de la sensorización de un maniquí genérico para la adquisición de las señales de fuerza de compresión, aceleración sufrida por el pecho en tres ejes ortogonales, profundidad de compresión, impedancia entre los dos electrodos colocados sobre el pecho del paciente y señal electrocardiográfica emitida por el corazón; además, se incluye la posibilidad de inyectar una señal electrocardiográfica previamente grabada. La base de registros obtenida de estos ensayos podrá ser utilizada posteriormente para su análisis, ya que su similitud con señales extraídas en un caso real es máxima.

Diseño y evaluación de un sistema de medida de aceleración en el elemento terminal de un manipulador de cinemática paralela

[ES]Este proyecto tiene como objetivo desarrollar una línea de investigación de opciones de sensorización de un mecanismo mediante acelerómetros. Se construirá para ello un sistema de adquisición y tratamiento de señales destinado a la sensorización de un mecanismo de cinemática paralela en base a los conocimientos adquiridos durante el curso. Se trabajará además con otros alumnos para llevar a cabo el diseño y montaje de un robot prototipo de cinemática paralela de dos grados de libertad sobre el que se experimentará y llevará a cabo el proyecto. Se plantean de este modo dos líneas de trabajo que se desarrollarán en este proyecto: Elaboración de un sistema de adquisición y tratamiento de señales adaptable a distintos sensores. Utilización de señales de múltiples acelerómetros para conocer en primer lugar aceleración, y de ser posible, posición de puntos de interés del mecanismo.

Sektore automobilistikoaren denborazko prezio-analisia

Lan honek 2007 eta 2013 urteen bitartean autoen prezioak nola aldatzen diren erakusten digu. Horretarako, autoen hainbat ezaugarri hartu dira kontuan, hala nola, modeloa, mota, zilindrada, zilindroen posizioa, potentzia, luzera, zabalera, altuera, kontsumoa, abiadura maximoa, azelerazioa eta maleteroaren kapazitatea. Gaur egungo egoera dela eta, hasiera batean pentsa genezake kotxeen prezioak jaitsi egin direla, baina dituzten aurrerapenak kontuan izanda, logikoena izango zen zenbat eta aldagai garatuagoak izan orduan eta garestiagoak izatea. Beraz, lanaren helburu izango da, emaitza horiek bete diren edo ez frogatzea, eredu ekonometriko bat zehaztuz. Ereduaren estimazioa egiteko erabilitako metodologia Karratu Txikien Arruntak izan dira, baina heterozedastizitatearen arazoa agertu denez, eredu honek ez du bariantza txikiena izango eta beraz estimatzaile berria erabili beharko da, kasu honetan, Karratu Txikienen Zabalduen metodoa erabili da. Urte bakoitzerako egokiagoa den eredua hautatu ondoren eredu orokorra egin dut, horretarako 2007 eta 2013ko datuak begiraturik, bakoitzari dagokion aldagai azaltzaile bat eratu diot, hau da, ezaugarri bakoitza bere urtearekin elkartu dut. Murriztutako eredura heltzerakoan, lortutako emaitzak ikusirik ondorio batera heldu naiz, ondorio hori hasieran planteatutako hipotesiarekin bat datorrela ikusi da, hau da, autoen prezioak proportzionalki jaitsi egin dira, eta ondorioz, autoen ezaugarriak gutxiago baloratzen dira.

Implementación de un sistema de adquisición de datos analógico para la medida experimental de la posición y aceleración.

[ES]El objetivo de este proyecto es el desarrollo de un sistema de adquisición y tratamiento de señales analógicas para la medida experimental de la posición y aceleración. Por un lado, la adquisición de señales se llevará a cabo mediante una placa electrónica programable llamada “Arduino”. Por otro lado, haciendo uso de la plataforma LabVIEW, se creará un programa para analizar dichas señales. Se medirán señales analógicas provenientes de diferentes sensores (inclinómetros y acelerómetros).

Skate elektriko baten gauzatzea, hautabideak eta diseinua.

[EU]Lan honetan hutsetik hasita skate motorizatu baten diseinu bat egin da, Industria Teknologian Ingeniaritzako Graduan eskuratutako jakintzak erabiliz. Skatea gazteengan oso erabilia den garraiobide bat da aisia dela-eta, eta sinpletasuna eta ekonomia kontuan hartuta, aisia eta ingurugiroarekiko konpromisoa nahasten dira diseinu honekin. Lanak bide argi bat dauka: hasieran merkatuaren egoera aztertzen da, gero diseinu posible batzuk proposatu ahal izateko, eta hortik aukera bat jorratu ahal izateko. Hortaz, prozesua hasieratik hasita, egitura hau izango du lanak: Hasteko, skate motorizatuen merkatuko egoera zein den aztertzen da, ondoren eta helburuak zeintzuk diren kontutan izanda, diseinu posible batzuk proposatu ahal izateko, alternatiben analisien atalean ageri direnak. Proposamen horiek aztertu egiten dira, alde on eta txarrak desberdinduz eta horietako soluzio bat aukeratuz. Aukeratutako diseinuaren CAD modelo bat eraikitzen da, ondoren egoera fisikoa matematikoki modelizatzeko eta beharrezko kalkuluak egin ahal izateko, metodologia atalean eta eranskinetan ageri direnak, hala nola, azelerazio jakin bat lortzeko behar den potentzia, transmisioan beharrezkoak diren kalkuluak kokatu beharreko elementuak zeintzuk diren erabaki ahal izateko, etab. Bide honetan, jorraturiko diseinuaz gain beste diseinu optimizatu eta konplexuago bat proposatzen da, ikerketa bidea zabalik duena, enpresa mundura gehiago zuzendua. Azkenik, lana burutzeko bete behar izan diren ataza bakoitzaren deskribapena eta iraupena, aurrekontua eta gastu aitorpena, arriskuen analisia eta proiektu honetatik atera ditugun ondorioak ematen dira.

Nuevos métodos de cálculo de la profundidad de las compresiones torácicas a partir de la señal de aceleración.

[EN]These feedback devices are used to improve the quality of chest compressions while performing CPR technique, as they provide real time information to guide the rescuer during resuscitation attempts. Most feedback systems on the market are based on accelerometers and additional sensors or reference signals, used for calculating the displacement of the chest from the acceleration signal. This makes them expensive and complex devices. With the aim of optimizing these feedback systems and overcoming their limitations, in this document we propose three alternative methods for calculating the depth of chest compressions. These methods differ from the ones existing so far in that they use exclusively the chest acceleration signal to compute the displacement. With their implementation, it would be possible to develop systems to provide accurate feedback more easily and economically. In this context, this document details the design and implementation of the three methods and the development of a software environment to analyze the accuracy of each of them and compare the results by means of a detailed calculation of errors. Furthermore, in order to evaluate the methods a database is required, and it can be compiled using a sensorized manikin to record the acceleration signal and the gold standard chest compression depth. The database generated will be used for other studies related to the estimation of the compression depth, because the signals obtained in the manikin platform are very similar to those recorded during a real resuscitation episode.

Sistema para la detección automática de pulso y respiración en la señal de aceleración.

ES]El proyecto descrito en este documento consiste en la investigación sobre la viabilidad de detección automática de pulso y respiración a partir de la señal de aceleración, medida mediante un acelerómetro posicionado bien en la carótida o en el pecho del paciente. El motivo de la utilización de la aceleración está principalmente en el bajo costo y por la tecnología sencilla de los acelerómetros. En este documento se explica cómo se ha montado una plataforma para la adquisición de las señales de aceleración y el electrocardiograma emitido por el corazón, en sujetos sanos. Con la base de señales adquirida se ha diseñado un método basado en el dominio de la frecuencia para detectar la presencia de pulso y respiración. Los resultados son prometedores y confirman la posibilidad de desarrollar estos detectores. Las herramientas desarrolladas podrán ser utilizadas para análisis futuros y para seguir avanzando en este estudio.

Estudio de la precisión en el cálculo de la profundidad del pecho a partir de la eceleración durante la reanimación cardiopulmonar realizada en un tren en movimiento.

[Es]Las guías de resucitación recomiendan el uso de dispositivos de feedback para mejorar la calidad de las compresiones torácicas. Estos sistemas calculan la profundidad y frecuencia de las compresiones torácicas e informan al rescatador para que, si es necesario, éste corrija su maniobra para ajustarse a los valores recomendados por las guías. La mayoría de estos dispositivos integran la aceleración dos veces para estimar la profundidad de compresión. Sin embargo, cuando la reanimación cardiopulmonar se realiza en vehículos en movimiento, como por ejemplo un tren de larga distancia, los sistemas que utilizan la señal de aceleración pueden verse afectados por las aceleraciones generadas por el propio tren. En este trabajo se estudia la precisión en el cálculo de la profundidad del pecho, a partir de la señal de aceleración, cuando la reanimación cardiopulmonar es realizada en un tren en movimiento. Este análisis permitirá determinar si los sistemas de feedback basados en la aceleración son aptos para ser utilizados en un tren de larga distancia.

Análisis de la interferencia inducida en el electrocardiograma y señal de impedancia por compresiones torácicas sobre un maniquí.

[EN]This paper presents a project within that research field. The project consists on the development of an experimental environment comprised by a sensorized practice manikin and a management software system. Manikin model allows the simulation of cardiac arrest episodes on laboratory settings. The management software system adds the capacity to compute and analyze the characteristics of the artifact induced on the electrocardiogram and the thoracic impedance signals by chest compressions during cardiopulmonary resuscitation due to variations of the electrode-skin interface. The main reason for choosing this kind of model is the impossibility to use real people because of the risk of thoracic injuries during chest compression. Moreover, this platform could be used for training in reanimation techniques for real situations. Even laypeople with minimal training can perform cardiopulmonary resuscitation. This can reduce the response time to an emergency while the healthcare personnel arrives, which is key to improve outcomes, since with every minute the chances of survival decrease approximately 10%. It is not necessary to have medical knowledge to perform cardiopulmonary resuscitation, which could increase chances of survival for a patient with an early reanimation since In this context, this paper details the technique solution for the manikin sensorisation to acquire the electrocardiogram, the impedance signal measured between the defibrillation pads placed on the patient’s chest, the compression depth, the compression force and the acceleration experienced by the chest in the three orthogonal axes. Moreover, it is possible to inject a previously recorded electrocardiogram signal.

Pitch Based Wind Turbine Intelligent Speed Setpoint Adjustment Algorithms

This work is aimed at optimizing the wind turbine rotor speed setpoint algorithm. Several intelligent adjustment strategies have been investigated in order to improve a reward function that takes into account the power captured from the wind and the turbine speed error. After different approaches including Reinforcement Learning, the best results were obtained using a Particle Swarm Optimization (PSO)-based wind turbine speed setpoint algorithm. A reward improvement of up to 10.67% has been achieved using PSO compared to a constant approach and 0.48% compared to a conventional approach. We conclude that the pitch angle is the most adequate input variable for the turbine speed setpoint algorithm compared to others such as rotor speed, or rotor angular acceleration.