Vision-based localization of an underwater robot in a structured environment

This paper presents a vision-based localization approach for an underwater robot in a structured environment. The system is based on a coded pattern placed on the bottom of a water tank and an onboard down looking camera. Main features are, absolute and map-based localization, landmark detection and tracking, and real-time computation (12.5 Hz). The proposed system provides three-dimensional position and orientation of the vehicle along with its velocity. Accuracy of the drift-free estimates is very high, allowing them to be used as feedback measures of a velocity-based low-level controller. The paper details the localization algorithm, by showing some graphical results, and the accuracy of the system

Experimental Modeling and Control Strategies on an Open Mobile Robot Platform PRIM

This research work deals with the problem of modeling and design of low level speed controller for the mobile robot PRIM. The main objective is to develop an effective educational tool. On one hand, the interests in using the open mobile platform PRIM consist in integrating several highly related subjects to the automatic control theory in an educational context, by embracing the subjects of communications, signal processing, sensor fusion and hardware design, amongst others. On the other hand, the idea is to implement useful navigation strategies such that the robot can be served as a mobile multimedia information point. It is in this context, when navigation strategies are oriented to goal achievement, that a local model predictive control is attained. Hence, such studies are presented as a very interesting control strategy in order to develop the future capabilities of the system

Mission control system for dam inspection with an AUV

This paper presents a complete control architecture that has been designed to fulfill predefined missions with an autonomous underwater vehicle (AUV). The control architecture has three levels of control: mission level, task level and vehicle level. The novelty of the work resides in the mission level, which is built with a Petri network that defines the sequence of tasks that are executed depending on the unpredictable situations that may occur. The task control system is composed of a set of active behaviours and a coordinator that selects the most appropriate vehicle action at each moment. The paper focuses on the design of the mission controller and its interaction with the task controller. Simulations, inspired on an industrial underwater inspection of a dam grate, show the effectiveness of the control architecture

Decentralized model reference control of flexible cable-stayed beam structures

A decentralized model reference controller is designed to reduce the magnitude of the transversal vibration of a flexible cable-stayed beam structure induced by a seismic excitation. The controller design is made based on the principle of sliding mode such that a priori knowledge

Controladores PI con acción de reset

El control automàtic exerceix un paper important en molts processos de la industria. Cada un dels sistemes de control requereix d’un controlador, la majoria dels quals són del tipus PI. L’objectiu d’aquest projecte es investigar tècniques que permetin superar les limitacions que tenen els controladors PI lineals. En la resposta d’un sistema de control es poden distingir dues tasques diferents: El seguiment a un canvi d’entrada o consigna correspon a la tasca de servo, mentre que el rebuig a pertorbacions correspon a la tasca de regulatori. Al típic esquema de control realimentat, aquestes dues tasques estan enfrontades, és a dir, una millora a la tasca de servo implica un empitjorament a la tasca de regulatori i a l’inversa. Això suposa un problema al rendiment del sistema, així com la necessitat d’establir un cert compromís entre les dues tasques. El que es pretén en aquest projecte es implementar senzilles regles de control no lineal amb la finalitat de millorar el rendiment del sistema i evitar la necessitat d’establir un compromís entre les dues tasques. Així, es pretén superar les limitacions que aquest té, obtenint controladors PI alternatius fàcilment sintetitzables.

Sistema de control ambiental flexible per a la indústria agroalimentària (SCAFIA)

El present treball està basat en el desenvolupament d¿un sistema que permeti fer una demostració pràctica i útil amb els materials que l¿àrea de sistemes encastats posa a la nostra disposició. De forma resumida es tracta de motes/nodes amb possibilitat de comunicació inhalàmbrica entre ells i un sistema operatiu TinyOS programable amb el llenguatge nesC.

A mixed H2/H∞-based semiactive control for vibration mitigation in flexible structures

In this paper, we address this problem through the design of a semiactive controller based on the mixed H2/H∞ control theory. The vibrations caused by the seismic motions are mitigated by a semiactive damper installed in the bottom of the structure. It is meant by semiactive damper, a device that absorbs but cannot inject energy into the system. Sufficient conditions for the design of a desired control are given in terms of linear matrix inequalities (LMIs). A controller that guarantees asymptotic stability and a mixed H2/H∞ performance is then developed. An algorithm is proposed to handle the semiactive nature of the actuator. The performance of the controller is experimentally evaluated in a real-time hybrid testing facility that consists of a physical specimen (a small-scale magnetorheological damper) and a numerical model (a large-scale three-story building)

Implementation of zonal control algorithms in adaptive optical systems with sparse control matrices

Miralls deformables més i més grans, amb cada cop més actuadors estan sent utilitzats actualment en aplicacions d'òptica adaptativa. El control dels miralls amb centenars d'actuadors és un tema de gran interès, ja que les tècniques de control clàssiques basades en la seudoinversa de la matriu de control del sistema es tornen massa lentes quan es tracta de matrius de dimensions tan grans. En aquesta tesi doctoral es proposa un mètode per l'acceleració i la paral.lelitzacó dels algoritmes de control d'aquests miralls, a través de l'aplicació d'una tècnica de control basada en la reducció a zero del components més petits de la matriu de control (sparsification), seguida de l'optimització de l'ordenació dels accionadors de comandament atenent d'acord a la forma de la matriu, i finalment de la seva posterior divisió en petits blocs tridiagonals. Aquests blocs són molt més petits i més fàcils de fer servir en els càlculs, el que permet velocitats de càlcul molt superiors per l'eliminació dels components nuls en la matriu de control. A més, aquest enfocament permet la paral.lelització del càlcul, donant una com0onent de velocitat addicional al sistema. Fins i tot sense paral. lelització, s'ha obtingut un augment de gairebé un 40% de la velocitat de convergència dels miralls amb només 37 actuadors, mitjançant la tècnica proposada. Per validar això, s'ha implementat un muntatge experimental nou complet , que inclou un modulador de fase programable per a la generació de turbulència mitjançant pantalles de fase, i s'ha desenvolupat un model complert del bucle de control per investigar el rendiment de l'algorisme proposat. Els resultats, tant en la simulació com experimentalment, mostren l'equivalència total en els valors de desviació després de la compensació dels diferents tipus d'aberracions per als diferents algoritmes utilitzats, encara que el mètode proposat aquí permet una càrrega computacional molt menor. El procediment s'espera que sigui molt exitós quan s'aplica a miralls molt grans.

An LMI approach to H∞ synchronization of second-order neutral master-slave systems

The H∞ synchronization problem of the master and slave structure of a second-order neutral master-slave systems with time-varying delays is presented in this paper. Delay-dependent sufficient conditions for the design of a delayed output-feedback control are given by Lyapunov-Krasovskii method in terms of a linear matrix inequality (LMI). A controller, which guarantees H∞ synchronization of the master and slave structure using some free weighting matrices, is then developed. A numerical example has been given to show the effectiveness of the method

Analysis and Design of a secure WLAN solution for Cobre Las Cruces

Cobre Las Cruces is a renowned copper mining company located in Sevilla, with unexpected problems in wireless communications that have a direct affectation in production. Therefore, the main goals are to improve the WiFi infrastructure, to secure it and to detect and prevent from attacks and from the installation of rogue (and non-authorized) APs. All of that integrated with the current ICT infrastructure.This project has been divided into four phases, although only two of them have been included into the TFC; they are the analysis of the current situation and the design of a WLAN solution.Once the analysis part was finished, some weaknesses were detected. Subjects such as lack of connectivity and control, ignorance about installed WiFi devices and their localization and state and, by and large, the use of weak security mechanisms were some of the problems found. Additionally, due to the fact that the working area became larger and new WiFi infrastructures were added, the first phase took more time than expected.As a result of the detailed analysis, some goals were defined to solve and it was designed a centralized approach able to cope with them. A solution based on 802.11i and 802.1x protocols, digital certificates, a probe system running as IDS/IPS and ligthweight APs in conjunction with a Wireless LAN Controller are the main features.

Migració de servidor de centre

El projecte té com a propòsit principal la migració de servidors i la creació de nous serveis utilitzant programari lliure dins l'entorn d'un centre educatiu. El projecte contempla la renovació, reutilització i reubicació de servidors, i la reestructuració de la xarxa docent per tal d'adaptar-la a la nova situació.

Disseny i implementació en un mòdul linux encastat d’una eina de gestió local per a equips de xarxa de l'empresa W-onesys S.L.

Aquest projecte, s’ha desenvolupat en un marc empresarial, concretament al departamentR+D+i de l’empresa Wonesys S.L. de Sant Cugat del Vallès. L’empresa es dedica aldesenvolupament d’equipament per transmissions òptiques.Les eines de gestió dels equips existents, no satisfan els requeriments de l’empresa i amb aquest projecte es busca la implementació d’una eina per fer-ho. Entre les aplicacions actuals es pot trobar, per una banda, un sistema EMS (Element Management System) que ofereix interfíciegràfica d’usuari, però que requereix una infrastructura complexa per ser executada. Per l’altra banda, fins a tres interfícies diferents per connectar directament amb els equips, dues d’elles basades en protocols estàndard i una tercera que implementa un protocol propietari. Es tractad’interfícies d’intercanvi de text, per tant, la gestió mitjançant les mateixes es fa molt poc pràctica tot i no requerir cap infrastructura complexa com en el cas anterior. Una combinació de les virtuts de les anteriors són, a grans trets, els requeriments de la nova aplicació. Es volconstruir, doncs, una aplicació amb interfície gràfica d’usuari complerta que pugui ser accessible de forma senzilla utilitzant, tan sols, un terminal com a maquinari de suport.Un anàlisi del mercat il·lustra que hi ha molta disparitat en aplicacions similars. Hi ha grans diferències entre aplicacions de fabricants d’equipament i altres que només fan aplicacions per tercers.De les diverses possibilitats presentades per dur a terme la implementació, després d’un detingut anàlisi, es considera que la millor opció és el desenvolupament d’una aplicació web. Com l’aplicació ha de residir en un sistema Linux encastat, es fa un repàs del concepte ‘encastat’. Es defineix el terme i es dóna una mirada al mercat. Es descriuen i es comparen les arquitecturesARM i x86 i es relacionen amb el món encastat.Al tractar-se d’un sistema encastat amb arquitectura diferent a la d’un entorn web habitual, l’elecció de les eines representa un paper molt important, així com el procés de compilació i configuració d’eines que tradicionalment s’obtenen compilades.S’han escollit eines de programari lliure i dissenyades especialment per a entorns encastats. El patró de disseny usat pel desenvolupament de l’aplicació web és el Model View Controller, que facilita l’estructuració i un correcte manteniment de l’aplicació.La utilització de la tecnologia web resulta en una aplicació senzilla d’utilitzar, sense necessitat d’instal·lació de cap tipus per part de l’usuari i amb una interfície gràfica molt versàtil. La valoració per part dels usuaris de l’aplicació, tant treballadors de l’empresa en tasques dedesenvolupament i depuració, com clients en equips en explotació, és molt positiva. Tant és així, que sorgeixen opcions per reformular el sistema EMS per unificar interfícies i reaprofitar codi.

Regulador de llum controlat per ordinador

RESUM El llum electric és un tipus d’energia amb la que s’il•lumina tot el món i s’utilitza tant per a il•luminar la nit com per a disposar de llum addicional durant el dia. L’energia es pren directament de la xarxa de subministrament elèctric i permet encendre tot tipus de focus i bombetes. Actualment la necessitat de controlar la intensitat lumínica de focus és de gran utilitat i es poden veure exemples en escenaris de teatres, concerts musicals, domòtica bàsica a vivendes, botigues, restaurants, etc. on s’incorporen aparells òptims per aquest control. Aspectes com la programació d’encesa, apagat i intensitat desitjada de focus a una hora convinguda facilita el fet de fer-ho manualment i disposar de més temps propi. L’objectiu principal d’aquest treball és dissenyar i construir un regulador de llum controlat per ordinador capac de regular la intensitat lumínica de 8 focus independentment l’un de l’altre. El control de regulació s’efectua mitjancant un programa informàtic compatible amb ordinadors que incorporin el sistema operatiu Windows i és programable en el temps permetent seleccionar la intensitat desitjada a diferents hores del dia seleccionat. Com a conclusions es pot destacar un estalvi energètic al regular la intensitat dels focus evitant així la permanent connexio a una tensió màxima de 230 VAC i la oportunitat de construir un regulador de llum amb els documents subministrats.

Performance evaluation of MPEG-4 Video encoder on Adres

Actualment un típic embedded system (ex. telèfon mòbil) requereix alta qualitat per portar a terme tasques com codificar/descodificar a temps real; han de consumir poc energia per funcionar hores o dies utilitzant bateries lleugeres; han de ser el suficientment flexibles per integrar múltiples aplicacions i estàndards en un sol aparell; han de ser dissenyats i verificats en un període de temps curt tot i l’augment de la complexitat. Els dissenyadors lluiten contra aquestes adversitats, que demanen noves innovacions en arquitectures i metodologies de disseny. Coarse-grained reconfigurable architectures (CGRAs) estan emergent com a candidats potencials per superar totes aquestes dificultats. Diferents tipus d’arquitectures han estat presentades en els últims anys. L’alta granularitat redueix molt el retard, l’àrea, el consum i el temps de configuració comparant amb les FPGAs. D’altra banda, en comparació amb els tradicionals processadors coarse-grained programables, els alts recursos computacionals els permet d’assolir un alt nivell de paral•lelisme i eficiència. No obstant, els CGRAs existents no estant sent aplicats principalment per les grans dificultats en la programació per arquitectures complexes. ADRES és una nova CGRA dissenyada per I’Interuniversity Micro-Electronics Center (IMEC). Combina un processador very-long instruction word (VLIW) i un coarse-grained array per tenir dues opcions diferents en un mateix dispositiu físic. Entre els seus avantatges destaquen l’alta qualitat, poca redundància en les comunicacions i la facilitat de programació. Finalment ADRES és un patró enlloc d’una arquitectura concreta. Amb l’ajuda del compilador DRESC (Dynamically Reconfigurable Embedded System Compile), és possible trobar millors arquitectures o arquitectures específiques segons l’aplicació. Aquest treball presenta la implementació d’un codificador MPEG-4 per l’ADRES. Mostra l’evolució del codi per obtenir una bona implementació per una arquitectura donada. També es presenten les característiques principals d’ADRES i el seu compilador (DRESC). Els objectius són de reduir al màxim el nombre de cicles (temps) per implementar el codificador de MPEG-4 i veure les diferents dificultats de treballar en l’entorn ADRES. Els resultats mostren que els cícles es redueixen en un 67% comparant el codi inicial i final en el mode VLIW i un 84% comparant el codi inicial en VLIW i el final en mode CGA.

Escacs, un sistema intel·ligent

Des dels inicis dels ordinadors com a màquines programables, l’home ha intentat dotar-los de certa intel•ligència per tal de pensar o raonar el més semblant possible als humans. Un d’aquests intents ha sigut fer que la màquina sigui capaç de pensar de tal manera que estudiï jugades i guanyi partides d’escacs. En l’actualitat amb els actuals sistemes multi tasca, orientat a objectes i accés a memòria i gràcies al potent hardware del que disposem, comptem amb una gran varietat de programes que es dediquen a jugar a escacs. Però no hi ha només programes petits, hi ha fins i tot màquines senceres dedicades a calcular i estudiar jugades per tal de guanyar als millors jugadors del món. L’objectiu del meu treball és dur a terme un estudi i implementació d’un d’aquests programes, per això es divideix en dues parts. La part teòrica o de l’estudi, consta d’un estudi dels sistemes d’intel•ligència artificial que es dediquen a jugar a escacs, estudi i cerca d’una funció d’avaluació vàlida i estudi dels algorismes de cerca. La part pràctica del treball es basa en la implementació d’un sistema intel•ligent capaç de jugar a escacs amb certa lògica. Aquesta implementació es porta a terme amb l’ajuda de les llibreries SDL, utilitzant l’algorisme minimax amb poda alfa-beta i codi c++. Com a conclusió del projecte m’agradaria remarcar que l’estudi realitzat m’ha deixat veure que crear un joc d’escacs no era tan fàcil com jo pensava però m’ha aportat la satisfacció d’aplicar tot el que he après durant la carrera i de descobrir moltes altres coses noves.