Virtual Model Control of a Hexapod Walking Robot

Since robots are typically designed with an individual actuator at each joint, the control of these systems is often difficult and non-intuitive. This thesis explains a more intuitive control scheme called Virtual Model Control. This thesis also demonstrates the simplicity and ease of this control method by using it to control a simulated walking hexapod. Virtual Model Control uses imagined mechanical components to create virtual forces, which are applied through the joint torques of real actuators. This method produces a straightforward means of controlling joint torques to produce a desired robot behavior. Due to the intuitive nature of this control scheme, the design of a virtual model controller is similar to the design of a controller with basic mechanical components. The ease of this control scheme facilitates the use of a high level control system which can be used above the low level virtual model controllers to modulate the parameters of the imaginary mechanical components. In order to apply Virtual Model Control to parallel mechanisms, a solution to the force distribution problem is required. This thesis uses an extension of Gardner`s Partitioned Force Control method which allows for the specification of constrained degrees of freedom. This virtual model control technique was applied to a simulated hexapod robot. Although the hexapod is a highly non-linear, parallel mechanism, the virtual models allowed text-book control solutions to be used while the robot was walking. Using a simple linear control law, the robot walked while simultaneously balancing a pendulum and tracking an object.

Defects in Self Assembled Colloidal Crystals

Colloidal self assembly is an efficient method for making 3-D ordered nanostructures suitable for materials such as photonic crystals and macroscopic solids for catalysis and sensor applications. Colloidal crystals grown by convective methods exhibit defects on two different scales. Macro defects such as cracks and void bands originate from the dynamics of meniscus motion during colloidal crystal growth while micro defects like vacancies, dislocation and stacking faults are indigenous to the colloidal crystalline structure. This paper analyses the crystallography and energetics of the microscopic defects from the point of view of classical thermodynamics and discusses the strategy for the control of the macroscopic defects through optimization of the liquid-vapor interface.

Evaluación y mejoramiento productivo de PLASPUCOL

Este proyecto de grado pretende evaluar el comportamiento productivo de la empresa Plaspucol ubicada en la ciudad de Bogotá, identificando las deficiencias en su proceso y generando mecanismo de mejoramiento a través de un previo análisis. Para ello es necesario partir de un marco teórico del plástico como lo es su historia, su evolución, clasificación y su posicionamiento e influencia económica a nivel mundial y vista a su vez desde el ámbito nacional. Para analizar dichas situaciones se usaron herramientas aprendidas en lo largo de nuestra formación profesional como los diagramas de recorrido, diagramas de flujo, diagrama hombre-máquina, diagrama de balanceo, muestreo y un moderno simulador llamado Promodel con el cual se diagnostica a la empresa identificando puntos débiles y cuellos de botella en la producción en la situación actual y se crea una situación futura con propuestas de mejora empleando éste simulador.

SQualTrack: A Tool for Robust Fault Detection

One of the techniques used to detect faults in dynamic systems is analytical redundancy. An important difficulty in applying this technique to real systems is dealing with the uncertainties associated with the system itself and with the measurements. In this paper, this uncertainty is taken into account by the use of intervals for the parameters of the model and for the measurements. The method that is proposed in this paper checks the consistency between the system's behavior, obtained from the measurements, and the model's behavior; if they are inconsistent, then there is a fault. The problem of detecting faults is stated as a quantified real constraint satisfaction problem, which can be solved using the modal interval analysis (MIA). MIA is used because it provides powerful tools to extend the calculations over real functions to intervals. To improve the results of the detection of the faults, the simultaneous use of several sliding time windows is proposed. The result of implementing this method is semiqualitative tracking (SQualTrack), a fault-detection tool that is robust in the sense that it does not generate false alarms, i.e., if there are false alarms, they indicate either that the interval model does not represent the system adequately or that the interval measurements do not represent the true values of the variables adequately. SQualTrack is currently being used to detect faults in real processes. Some of these applications using real data have been developed within the European project advanced decision support system for chemical/petrochemical manufacturing processes and are also described in this paper

I-SS: integrated supervision systems approach based on interactive components

Process supervision is the activity focused on monitoring the process operation in order to deduce conditions to maintain the normality including when faults are present Depending on the number/distribution/heterogeneity of variables, behaviour situations, sub-processes, etc. from processes, human operators and engineers do not easily manipulate the information. This leads to the necessity of automation of supervision activities. Nevertheless, the difficulty to deal with the information complicates the design and development of software applications. We present an approach called "integrated supervision systems". It proposes multiple supervisors coordination to supervise multiple sub-processes whose interactions permit one to supervise the global process

Estimation of zero-sequence impedance of undergrounds cables for single-phase fault location in distribution systems with electric arc

This paper focus on the problem of locating single-phase faults in mixed distribution electric systems, with overhead lines and underground cables, using voltage and current measurements at the sending-end and sequence model of the network. Since calculating series impedance for underground cables is not as simple as in the case of overhead lines, the paper proposes a methodology to obtain an estimation of zero-sequence impedance of underground cables starting from previous single-faults occurred in the system, in which an electric arc occurred at the fault location. For this reason, the signal is previously pretreated to eliminate its peaks voltage and the analysis can be done working with a signal as close as a sinus wave as possible

Application for fault location in electrical power distribution systems

Fault location has been studied deeply for transmission lines due to its importance in power systems. Nowadays the problem of fault location on distribution systems is receiving special attention mainly because of the power quality regulations. In this context, this paper presents an application software developed in Matlabtrade that automatically calculates the location of a fault in a distribution power system, starting from voltages and currents measured at the line terminal and the model of the distribution power system data. The application is based on a N-ary tree structure, which is suitable to be used in this application due to the highly branched and the non- homogeneity nature of the distribution systems, and has been developed for single-phase, two-phase, two-phase-to-ground, and three-phase faults. The implemented application is tested by using fault data in a real electrical distribution power system

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)

Expectativas del nuevo proyecto para la reforma al sistema de salud 2013

Esta investigación se desarrolla, bajo una hipótesis, la cual se busca comprobar, analizando la evidencia encontrada en documentos Teóricos investigativos de autores expertos y especialistas en el tema y en publicaciones de la prensa nacional además de las leyes que corresponden a las dos reformas de la salud la 1122 de 2007 y la 1438 de 2011. La hipótesis planteada para esta investigación es que “mientras los nuevos planteamientos para la reforma de la salud no incluyan dentro de su propuesta una solución evidente a los principales problemas encontrados en el sistema de salud actual y no establezca un control fiscal y una regulación verdadera sobre el manejo de los fondos del sistema de salud; Los principios de universalidad, eficiencia, integralidad, libre escogencia, competencia sana y calidad no serán cumplidos y por lo tanto el pueblo Colombiano no podrá ejercer su derecho a la salud como lo plantea la Constitución Política de Colombia de 1991 y la ley 100 de 1993. Para comprobar la hipótesis se han seleccionado como documentos a analizar, tres publicaciones de la prensa nacional, cuatro de autores expertos y especializados en el tema y tres documentos adicionales que corresponden a las dos reformas realizadas al sistema de salud en los años 2007 y 2011 y a la nueva propuesta radicada por el gobierno nacional a inicios de este año. Es de suma importancia conocer las apreciaciones de los autores sobre el grupo de variables que se utilizarán para desarrollar este estudio. Estas variables pertenecen a aquellas que influencian el equilibrio financiero y que adicionalmente afectan directamente a la población impactando su bienestar y su calidad de vida. Entre esas variables se destacan (i) aspectos demográficos y de la fuerza laboral, (ii) aspectos económicos como los niveles de ingreso, salarios y empleo, (iii) cobertura del sistema de salud, (iv) calidad y acceso a los servicios del sistema, (v) duplicidad del gasto (vi) flujo de los recursos del sistema de salud (problemas institucionales), (vii) Gasto en salud y estabilidad financiera y (viii) regulación financiera. El Formato utilizado para la comparación análisis y síntesis de los documentos teóricos investigativos y de las publicaciones de la prensa nacional, consta de tres cuerpos. El primero, contiene las características relacionadas con tiempo y espacio de la publicación. El segundo, hace énfasis en el contenido y en los temas y variables de interés para el desarrollo de la investigación. Y el tercero hace énfasis en el contenido y en los temas y variables de interés para el desarrollo de la investigación. Al hacer el análisis, síntesis y comparación de estos artículos se resolverán algunos interrogantes que pueden llevarnos a comprobar la hipótesis como los son:¿Cuáles han sido los principales logros en salud con el sistema actual?, ¿Cuáles han sido las principales fallas o problemas en el sistema actual de salud?, ¿Hay un buen manejo de los fondos destinados al sistema de Salud actual?, ¿La gestión financiera del Sistema de Salud Colombiano, permite que este sea un sistema de salud sostenible y perdurable para todos los colombianos?. Adicionalmente, existen otros interrogantes a destacar como lo son ¿En qué consiste la nueva reforma de Salud propuesta para el 2013?, ¿Los cambios planteados en la última propuesta para hacer una reforma al sistema de salud, realmente conducen a un avance o dejan de lado los principales problemas de la seguridad social en Colombia?, ¿La nueva propuesta para la reforma de la salud busca lograr una mejora radical en la gestión financiera del Sistema de Salud Colombiano?, ¿Cuál es la percepción de los principales autores, especialistas en el tema en cuanto a la erradicación total de los problemas más álgidos en el actual Sistema de Salud Colombiano, con la nueva propuesta para la reforma de la salud para el 2013? Este trabajo de investigación surgió debido a la radicación de una nueva propuesta para la reforma a la salud y la polémica que se ha generado alrededor de esta. Veinte años después de la aprobación de la ley 100, se han identificado logros importantes principalmente en cuanto a cobertura; lastimosamente, actualmente se han manifestado problemas financieros y de liquidez, a pesar de lo cual, vale la pena destacar que el sistema fue rentable e incluso generó excedentes financieros en su operación, durante sus primeros 10 años de funcionamiento. Ahora, según la evidencia teórica investigativa y de la prensa nacional, se determinará si la nueva propuesta para la reforma de la salud es una buena opción para el país.

A proposal for the diagnosis of uncertain dynamic systems based on interval models

The performance of a model-based diagnosis system could be affected by several uncertainty sources, such as,model errors,uncertainty in measurements, and disturbances. This uncertainty can be handled by mean of interval models.The aim of this thesis is to propose a methodology for fault detection, isolation and identification based on interval models. The methodology includes some algorithms to obtain in an automatic way the symbolic expression of the residual generators enhancing the structural isolability of the faults, in order to design the fault detection tests. These algorithms are based on the structural model of the system. The stages of fault detection, isolation, and identification are stated as constraint satisfaction problems in continuous domains and solved by means of interval based consistency techniques. The qualitative fault isolation is enhanced by a reasoning in which the signs of the symptoms are derived from analytical redundancy relations or bond graph models of the system. An initial and empirical analysis regarding the differences between interval-based and statistical-based techniques is presented in this thesis. The performance and efficiency of the contributions are illustrated through several application examples, covering different levels of complexity.

Case based reasoning as an extension of fault dictionary methods for linear electronic analog circuits diagnosis

El test de circuits és una fase del procés de producció que cada vegada pren més importància quan es desenvolupa un nou producte. Les tècniques de test i diagnosi per a circuits digitals han estat desenvolupades i automatitzades amb èxit, mentre que aquest no és encara el cas dels circuits analògics. D'entre tots els mètodes proposats per diagnosticar circuits analògics els més utilitzats són els diccionaris de falles. En aquesta tesi se'n descriuen alguns, tot analitzant-ne els seus avantatges i inconvenients. Durant aquests últims anys, les tècniques d'Intel·ligència Artificial han esdevingut un dels camps de recerca més importants per a la diagnosi de falles. Aquesta tesi desenvolupa dues d'aquestes tècniques per tal de cobrir algunes de les mancances que presenten els diccionaris de falles. La primera proposta es basa en construir un sistema fuzzy com a eina per identificar. Els resultats obtinguts son força bons, ja que s'aconsegueix localitzar la falla en un elevat tant percent dels casos. Per altra banda, el percentatge d'encerts no és prou bo quan a més a més s'intenta esbrinar la desviació. Com que els diccionaris de falles es poden veure com una aproximació simplificada al Raonament Basat en Casos (CBR), la segona proposta fa una extensió dels diccionaris de falles cap a un sistema CBR. El propòsit no és donar una solució general del problema sinó contribuir amb una nova metodologia. Aquesta consisteix en millorar la diagnosis dels diccionaris de falles mitjançant l'addició i l'adaptació dels nous casos per tal d'esdevenir un sistema de Raonament Basat en Casos. Es descriu l'estructura de la base de casos així com les tasques d'extracció, de reutilització, de revisió i de retenció, fent èmfasi al procés d'aprenentatge. En el transcurs del text s'utilitzen diversos circuits per mostrar exemples dels mètodes de test descrits, però en particular el filtre biquadràtic és l'utilitzat per provar les metodologies plantejades, ja que és un dels benchmarks proposats en el context dels circuits analògics. Les falles considerades son paramètriques, permanents, independents i simples, encara que la metodologia pot ser fàcilment extrapolable per a la diagnosi de falles múltiples i catastròfiques. El mètode es centra en el test dels components passius, encara que també es podria extendre per a falles en els actius.

Time misalignments in fault detection and diagnosis

El desalineamiento temporal es la incorrespondencia de dos señales debido a una distorsión en el eje temporal. La Detección y Diagnóstico de Fallas (Fault Detection and Diagnosis-FDD) permite la detección, el diagnóstico y la corrección de fallos en un proceso. La metodología usada en FDD está dividida en dos categorías: técnicas basadas en modelos y no basadas en modelos. Esta tesis doctoral trata sobre el estudio del efecto del desalineamiento temporal en FDD. Nuestra atención se enfoca en el análisis y el diseño de sistemas FDD en caso de problemas de comunicación de datos, como retardos y pérdidas. Se proponen dos técnicas para reducir estos problemas: una basada en programación dinámica y la otra en optimización. Los métodos propuestos han sido validados sobre diferentes sistemas dinámicos: control de posición de un motor de corriente continua, una planta de laboratorio y un problema de sistemas eléctricos conocido como hueco de tensión.

Endgame table testing of studies - 1

The van der Heijden Studies Database has been reviewed to identify 'Draw Studies' with sub-7-man positions in the main line which are not draws. The data-mining method is described. Some 1,500 studies were faulted, 700 for the first time: 14 of the more interesting faults are highlighted and discussed.

Development of smart variable stiffness actuators using polymer hydrogels

In this work, compliant actuators are developed by coupling braided structures and polymer gels, able to produce work by controlled gel swelling in the presence of water. A number of aspects related to the engineering of gel actuators were studied, including gel selection, modelling and experimentation of constant force and constant displacement behaviour, and response time. The actuator was intended for use as vibration neutralizer: with this aim, generation of a force of 10 N in a time not exceeding a second was needed. Results were promising in terms of force generation, although response time was still longer than required. In addition, the easiest way to obtain the reversibility of the effect is still under discussion: possible routes for improvement are suggested and will be the object of future work.

Wind turbine blade pitch control system

The present invention provides an improvement for a wind turbine (20) having at least one blade (21) mounted on a hub (22) for controlled rotation about a blade axis (yb-yb) to vary the pitch of the blade relative to an airstream. The hub is mounted on a nacelle (23) for rotation about a hub axis (xh-xh). The wind turbine includes a main pitch control system for selectively controlling the pitch of the blade, and/or a safety pitch control system for overriding the main blade pitch control system and for causing the blade to move toward a feathered position in the event of an overspeed or fault condition. The improvement includes: an energy storage device (26) mounted on the nacelle and associated with the blade; a pitch-axis controller (25) mounted on the nacelle and associated with the blade and with the energy storage device; an electro-mechanical actuator (28) mounted on the hub and associated with the blade; and at least one slip ring (29) operatively arranged to transmit power and/or data signals between the pitch-axis controller and the electro-mechanical actuator; whereby the mass on the rotating hub may be reduced.