Towards a real-time vision-based navigation system for a small-class UUV

This paper deals with the problem of navigation for an unmanned underwater vehicle (UUV) through image mosaicking. It represents a first step towards a real-time vision-based navigation system for a small-class low-cost UUV. We propose a navigation system composed by: (i) an image mosaicking module which provides velocity estimates; and (ii) an extended Kalman filter based on the hydrodynamic equation of motion, previously identified for this particular UUV. The obtained system is able to estimate the position and velocity of the robot. Moreover, it is able to deal with visual occlusions that usually appear when the sea bottom does not have enough visual features to solve the correspondence problem in a certain area of the trajectory

Admission control schemes for TCP elastic traffic in class-based networks

En aquesta tesi proposem dos esquemes de xarxa amb control d'admissió per al trànsit elàstic TCP amb mecanismes senzills. Ambdós esquemes són capaços de proporcionar throughputs diferents i aïllament entre fluxos, on un "flux" es defineix com una seqüència de paquets relacionats dins d'una connexió TCP. Quant a l'arquitectura, ambdós fan servir classes de paquets amb diferents prioritats de descart, i un control d'admissió implícit, edge-to-edge i basat en mesures. En el primer esquema, les mesures són per flux, mentre que en el segon, les mesures són per agregat. El primer esquema aconsegueix un bon rendiment fent servir una modificació especial de les fonts TCP, mentre que el segon aconsegueix un bon rendiment amb fonts TCP estàndard. Ambdós esquemes han estat avaluats satisfactòriament a través de simulació en diferents topologies de xarxa i càrregues de trànsit.

Educació i integració en el cas de la comunitat marroquina a Girona. Una anàlisi entre el país d'origen i el d'assentament

La recerca s'ha desenvolupat a través d'un estudi que ha interrelacionat el procés d'integració social i cultural de la comunitat marroquina en la societat d'assentament amb la integració escolar dels infants i joves en els centres d'educació obligatòria. El que suposa una anàlisi del paper integrador que l'escola desenvolupa i pot desenvolupar, i també una reflexió sobre la interculturalitat i l' educació intercultural com a posicionament que afavoreix la integració plural. Tot aquest treball s'ha desenvolupat des d' una perspectiva articulada, ja que permet una major comprensió del fet migratori que es viu a una i altra banda de la Mediterrània. La investigació s 'ha desenvolupat en un paradigma sociocrític i a través d'un procés etnogràfic (observació, relats de vida, entrevistes ... ) al llarg de quasi tres anys, que ha estudiat i ha analitzat des d' una perspectiva comprensiva i transformadora, com la comunitat marroquina valora l'escolarització dels infants i joves des de les concepcions d'educació i d'escola que ha construït a través: 1. El procés migratori, entenent-lo mitjançant l' emigració i la immigració, en una perspectiva articulada. 2. El procés d'integració sociocultural en la societat d'arribada. El treball realitzat ha plantejat un marc teòric de tipus interdisciplinar -que s'ha estès al llarg de la investigació- per tal de situar el procés migratori, el concepte d'integració en la societat d'avui, des d'una perspectiva habermasiana i el paper de l'educació i de l'escola des d'una posicionament comunicatiu. Un cop presentat el marc teòric s'ha estudiat el procés migratori situant-se primer en el context de partida, el Marroc, realitzant una anàlisi que s'ha desenvolupat mitjançant factors socioculturals i educatius que en aquest darrer cas s'han ubicat sobre: l'educació en l'islam i en l'actual sistema d'ensenyament nacional. Posteriorment s'ha estudiat el context d'immigració a través d'aspectes demogràfics, jurídics, socioculturals i educatius. Presentant en aquest darrers un perfil socioformatiu de l'alumnat d'origen marroquí a través d'un estudi realitzat a la província de Girona. En els últims capítols s'exposen, primer situant-se en el Rif Oriental (Marroc), la ciutat de Nador i el seu entorn, de forma mes breu, i després amb extensió sobre l'espai de les comunitats marroquines d'Angles i Palafrugell a Catalunya, localitats de les comarques gironines, les característiques del context sociocutural i escolar, com a elements sobre el quals analitzar el procés d'integració sociocultural i escolar en el context d'assentament. La recerca també ha recollit l'opinió i l'experiència dels treballadors i famílies d'origen marroquí sobre l'escolarització dels infants i joves de la comunitat marroquina i sobre les expectatives que els pares i adults tenen de l'escola corn a institució formativa i integradora. Finalment es presenta una anàlisi, partint de la inforrnació obtinguda, que interrelaciona el procés d'integració sociocultural i escolar en el país d' assentament que ha aportat els següents referents i orientacions: 1. El procés d'integració de la comunitat marroquina mostra que es dóna un replegament sobre si mateixa que dificulta la integració plural. Aquest replegament es dóna mitjançant els valors de la tradició i de l'islam que són simultàniament, elements de cultura i de control. 2. Cal analitzar la integració en funció del model d' integració dominant en la societat d'arribada que es basa sobretot en aspectes funcionals: econòmics, jurídics i productius. 3. La integració en els àmbits morals: drets i deures, i en els aspectes simbòlics: identitats i identificacions són dominats en el primer cas per l'assimilació en els aspectes socials, culturals i productius, i pels estereotips en els aspectes identitaris i d'identificació. Aquesta situació comporta la necessitat de desenvolupar un model d'integració escolar que ha de tenir corn a referent que l'escola no pot integrar ni l'alumnat pot integrar-se si viu un procés de marginació o exclusió fora del centre i si el centre educatiu no és conscient d'allò que succeeix al seu entorn i a l'alumnat més enllà del context escolar. 1- Ha de procurar la integració de l'alumnat en la xarxa relacional i formativa del centre. 2- Ha d'aconseguir la integració de l'alumnat a l'aula. 3- Ha de tenir present que les accions integradores, abans esmentades, han d'afavorir la integració de l'alumnat fora de l'espai escolar i en una perspectiva de futur, ha d' afavorir la integració sociolaboral. Per tant, l'escola ha de plantejar-se que és necessari establir un diàleg amb totes les famílies a través d'un nou model de participació en el qual l'escola passi de ser un lloc de pas a un lloc de trobada. Aquesta dinàmica també replanteja ara les actuals fronteres entre allò públic i privat, entre l'escola i la família, amb l' objectiu de descobrir les coincidències entre els projectes social, cultural i educatiu d'ambdues institucions.

Modelling, control and supervision for a class of hybrid systems

The aim of this thesis is to narrow the gap between two different control techniques: the continuous control and the discrete event control techniques DES. This gap can be reduced by the study of Hybrid systems, and by interpreting as Hybrid systems the majority of large-scale systems. In particular, when looking deeply into a process, it is often possible to identify interaction between discrete and continuous signals. Hybrid systems are systems that have both continuous, and discrete signals. Continuous signals are generally supposed continuous and differentiable in time, since discrete signals are neither continuous nor differentiable in time due to their abrupt changes in time. Continuous signals often represent the measure of natural physical magnitudes such as temperature, pressure etc. The discrete signals are normally artificial signals, operated by human artefacts as current, voltage, light etc. Typical processes modelled as Hybrid systems are production systems, chemical process, or continuos production when time and continuous measures interacts with the transport, and stock inventory system. Complex systems as manufacturing lines are hybrid in a global sense. They can be decomposed into several subsystems, and their links. Another motivation for the study of Hybrid systems is the tools developed by other research domains. These tools benefit from the use of temporal logic for the analysis of several properties of Hybrid systems model, and use it to design systems and controllers, which satisfies physical or imposed restrictions. This thesis is focused in particular types of systems with discrete and continuous signals in interaction. That can be modelled hard non-linealities, such as hysteresis, jumps in the state, limit cycles, etc. and their possible non-deterministic future behaviour expressed by an interpretable model description. The Hybrid systems treated in this work are systems with several discrete states, always less than thirty states (it can arrive to NP hard problem), and continuous dynamics evolving with expression: with Ki ¡ Rn constant vectors or matrices for X components vector. In several states the continuous evolution can be several of them Ki = 0. In this formulation, the mathematics can express Time invariant linear system. By the use of this expression for a local part, the combination of several local linear models is possible to represent non-linear systems. And with the interaction with discrete events of the system the model can compose non-linear Hybrid systems. Especially multistage processes with high continuous dynamics are well represented by the proposed methodology. Sate vectors with more than two components, as third order models or higher is well approximated by the proposed approximation. Flexible belt transmission, chemical reactions with initial start-up and mobile robots with important friction are several physical systems, which profits from the benefits of proposed methodology (accuracy). The motivation of this thesis is to obtain a solution that can control and drive the Hybrid systems from the origin or starting point to the goal. How to obtain this solution, and which is the best solution in terms of one cost function subject to the physical restrictions and control actions is analysed. Hybrid systems that have several possible states, different ways to drive the system to the goal and different continuous control signals are problems that motivate this research. The requirements of the system on which we work is: a model that can represent the behaviour of the non-linear systems, and that possibilities the prediction of possible future behaviour for the model, in order to apply an supervisor which decides the optimal and secure action to drive the system toward the goal. Specific problems can be determined by the use of this kind of hybrid models are: - The unity of order. - Control the system along a reachable path. - Control the system in a safe path. - Optimise the cost function. - Modularity of control The proposed model solves the specified problems in the switching models problem, the initial condition calculus and the unity of the order models. Continuous and discrete phenomena are represented in Linear hybrid models, defined with defined eighth-tuple parameters to model different types of hybrid phenomena. Applying a transformation over the state vector : for LTI system we obtain from a two-dimensional SS a single parameter, alpha, which still maintains the dynamical information. Combining this parameter with the system output, a complete description of the system is obtained in a form of a graph in polar representation. Using Tagaki-Sugeno type III is a fuzzy model which include linear time invariant LTI models for each local model, the fuzzyfication of different LTI local model gives as a result a non-linear time invariant model. In our case the output and the alpha measure govern the membership function. Hybrid systems control is a huge task, the processes need to be guided from the Starting point to the desired End point, passing a through of different specific states and points in the trajectory. The system can be structured in different levels of abstraction and the control in three layers for the Hybrid systems from planning the process to produce the actions, these are the planning, the process and control layer. In this case the algorithms will be applied to robotics ¡V a domain where improvements are well accepted ¡V it is expected to find a simple repetitive processes for which the extra effort in complexity can be compensated by some cost reductions. It may be also interesting to implement some control optimisation to processes such as fuel injection, DC-DC converters etc. In order to apply the RW theory of discrete event systems on a Hybrid system, we must abstract the continuous signals and to project the events generated for these signals, to obtain new sets of observable and controllable events. Ramadge & Wonham¡¦s theory along with the TCT software give a Controllable Sublanguage of the legal language generated for a Discrete Event System (DES). Continuous abstraction transforms predicates over continuous variables into controllable or uncontrollable events, and modifies the set of uncontrollable, controllable observable and unobservable events. Continuous signals produce into the system virtual events, when this crosses the bound limits. If this event is deterministic, they can be projected. It is necessary to determine the controllability of this event, in order to assign this to the corresponding set, , controllable, uncontrollable, observable and unobservable set of events. Find optimal trajectories in order to minimise some cost function is the goal of the modelling procedure. Mathematical model for the system allows the user to apply mathematical techniques over this expression. These possibilities are, to minimise a specific cost function, to obtain optimal controllers and to approximate a specific trajectory. The combination of the Dynamic Programming with Bellman Principle of optimality, give us the procedure to solve the minimum time trajectory for Hybrid systems. The problem is greater when there exists interaction between adjacent states. In Hybrid systems the problem is to determine the partial set points to be applied at the local models. Optimal controller can be implemented in each local model in order to assure the minimisation of the local costs. The solution of this problem needs to give us the trajectory to follow the system. Trajectory marked by a set of set points to force the system to passing over them. Several ways are possible to drive the system from the Starting point Xi to the End point Xf. Different ways are interesting in: dynamic sense, minimum states, approximation at set points, etc. These ways need to be safe and viable and RchW. And only one of them must to be applied, normally the best, which minimises the proposed cost function. A Reachable Way, this means the controllable way and safe, will be evaluated in order to obtain which one minimises the cost function. Contribution of this work is a complete framework to work with the majority Hybrid systems, the procedures to model, control and supervise are defined and explained and its use is demonstrated. Also explained is the procedure to model the systems to be analysed for automatic verification. Great improvements were obtained by using this methodology in comparison to using other piecewise linear approximations. It is demonstrated in particular cases this methodology can provide best approximation. The most important contribution of this work, is the Alpha approximation for non-linear systems with high dynamics While this kind of process is not typical, but in this case the Alpha approximation is the best linear approximation to use, and give a compact representation.