A proposed neural control for the trajectory tracking of a nonholonomic mobile robot with disturbances

In this paper, a trajectory tracking control problem for a nonholonomic mobile robot by the integration of a kinematic neural controller (KNC) and a torque neural controller (TNC) is proposed, where both the kinematic and dynamic models contains disturbances. The KNC is a variable structure controller (VSC) based on the sliding mode control theory (SMC), and applied to compensate the kinematic disturbances. The TNC is a inertia-based controller constituted of a dynamic neural controller (DNC) and a robust neural compensator (RNC), and applied to compensate the mobile robot dynamics, and bounded unknown disturbances. Stability analysis with basis on Lyapunov method and simulations results are provided to show the effectiveness of the proposed approach. © 2012 Springer-Verlag.

A new sufficient condition for optimal impulsive control problems

In this article we introduce the concept of MP-pseudoinvexity for general nonlinear impulsive optimal control problems whose dynamics are specified by measure driven control equations. This is a general paradigm in that, both the absolutely continuous and singular components of the dynamics depend on both the state and the control variables. The key result consists in showing the sufficiency for optimality of the MP-pseudoinvexity. It is proved that, if this property holds, then every process satisfying the maximum principle is an optimal one. This result is obtained in the context of a proper solution concept that will be presented and discussed. © 2012 IEEE.

Estudo do desempenho dos gráficos de controle quando a média do processo oscila de acordo com o modelo AR(1)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Gráfico de Hotelling com esquemas especiais de amostragem para o monitoramento de processos bivariados autocorrelacionados

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

A Single Statistic for Monitoring the Covariance Matrix of Bivariate Processes

In this article, we present a new control chart for monitoring the covariance matrix in a bivariate process. In this method, n observations of the two variables were considered as if they came from a single variable (as a sample of 2n observations), and a sample variance was calculated. This statistic was used to build a new control chart specifically as a VMIX chart. The performance of the new control chart was compared with its main competitors: the generalized sampled variance chart, the likelihood ratio test, Nagao's test, probability integral transformation (v(t)), and the recently proposed VMAX chart. Among these statistics, only the VMAX chart was competitive with the VMIX chart. For shifts in both variances, the VMIX chart outperformed VMAX; however, VMAX showed better performance for large shifts (higher than 10%) in one variance.

Quality Control in the Healthcare Industry: An Analysis of Surgery Turnover Times

For virtually all hospitals, utilization rates are a critical managerial indicator of efficiency and are determined in part by turnover time. Turnover time is defined as the time elapsed between surgeries, during which the operating room is cleaned and preparedfor the next surgery. Lengthier turnover times result in lower utilization rates, thereby hindering hospitals’ ability to maximize the numbers of patients that can be attended to. In this thesis, we analyze operating room data from a two year period provided byEvangelical Community Hospital in Lewisburg, Pennsylvania, to understand the variability of the turnover process. From the recorded data provided, we derive our best estimation of turnover time. Recognizing the importance of being able to properly modelturnover times in order to improve the accuracy of scheduling, we seek to fit distributions to the set of turnover times. We find that log-normal and log-logistic distributions are well-suited to turnover times, although further research must validate this finding. Wepropose that the choice of distribution depends on the hospital and, as a result, a hospital must choose whether to use the log-normal or the log-logistic distribution. Next, we use statistical tests to identify variables that may potentially influence turnover time. We find that there does not appear to be a correlation between surgerytime and turnover time across doctors. However, there are statistically significant differences between the mean turnover times across doctors. The final component of our research entails analyzing and explaining the benefits of introducing control charts as a quality control mechanism for monitoring turnover times in hospitals. Although widely instituted in other industries, control charts are notwidely adopted in healthcare environments, despite their potential benefits. A major component of our work is the development of control charts to monitor the stability of turnover times. These charts can be easily instituted in hospitals to reduce the variabilityof turnover times. Overall, our analysis uses operations research techniques to analyze turnover times and identify manners for improvement in lowering the mean turnover time and thevariability in turnover times. We provide valuable insight into a component of the surgery process that has received little attention, but can significantly affect utilization rates in hospitals. Most critically, an ability to more accurately predict turnover timesand a better understanding of the sources of variability can result in improved scheduling and heightened hospital staff and patient satisfaction. We hope that our findings can apply to many other hospital settings.

Control estadístico de calidad en bibliotecología : Aplicación de gráficos de control en los procesos técnicos

A partir de la aceptación de la biblioteca como parte del ciclo de creación, organización y diseminación del conocimiento cambió el concepto de la misma de una entidad cerrada hacia un sistema dinámico en constante interacción con su entorno. Así se la reconoció como una institución social más que como una colección de documentos. Desde entonces se percibió a la biblioteca como una entidad en la que se podía aplicar los principios de gestión. Desde entonces se utilizaron distintas herramientas de gestión para la toma de decisiones en el ámbito de las bibliotecas. Entre estas herramientas son de gran importancia en el control estadístico de procesos los gráficos de control, utilizados para medir la estabilidad de un proceso a través del tiempo. Han tenido amplia aplicación en el control estadístico de la calidad, comenzando en el ámbito industrial. Hoy su aplicación se ha extendido a una gran variedad de disciplinas incluyen empresas de servicios y unidades administrativas. Aquí se presentan a los gráficos de control como una importante herramienta de gestión aplicada a los procesos técnicos permitiendo su evaluación y el monitoreo de su desempeño a partir de la utilización de indicadores y otros datos de carácter diagnóstico

Control estadístico de calidad en bibliotecología : Aplicación de gráficos de control en los procesos técnicos

A partir de la aceptación de la biblioteca como parte del ciclo de creación, organización y diseminación del conocimiento cambió el concepto de la misma de una entidad cerrada hacia un sistema dinámico en constante interacción con su entorno. Así se la reconoció como una institución social más que como una colección de documentos. Desde entonces se percibió a la biblioteca como una entidad en la que se podía aplicar los principios de gestión. Desde entonces se utilizaron distintas herramientas de gestión para la toma de decisiones en el ámbito de las bibliotecas. Entre estas herramientas son de gran importancia en el control estadístico de procesos los gráficos de control, utilizados para medir la estabilidad de un proceso a través del tiempo. Han tenido amplia aplicación en el control estadístico de la calidad, comenzando en el ámbito industrial. Hoy su aplicación se ha extendido a una gran variedad de disciplinas incluyen empresas de servicios y unidades administrativas. Aquí se presentan a los gráficos de control como una importante herramienta de gestión aplicada a los procesos técnicos permitiendo su evaluación y el monitoreo de su desempeño a partir de la utilización de indicadores y otros datos de carácter diagnóstico

Control estadístico de calidad en bibliotecología : Aplicación de gráficos de control en los procesos técnicos

A partir de la aceptación de la biblioteca como parte del ciclo de creación, organización y diseminación del conocimiento cambió el concepto de la misma de una entidad cerrada hacia un sistema dinámico en constante interacción con su entorno. Así se la reconoció como una institución social más que como una colección de documentos. Desde entonces se percibió a la biblioteca como una entidad en la que se podía aplicar los principios de gestión. Desde entonces se utilizaron distintas herramientas de gestión para la toma de decisiones en el ámbito de las bibliotecas. Entre estas herramientas son de gran importancia en el control estadístico de procesos los gráficos de control, utilizados para medir la estabilidad de un proceso a través del tiempo. Han tenido amplia aplicación en el control estadístico de la calidad, comenzando en el ámbito industrial. Hoy su aplicación se ha extendido a una gran variedad de disciplinas incluyen empresas de servicios y unidades administrativas. Aquí se presentan a los gráficos de control como una importante herramienta de gestión aplicada a los procesos técnicos permitiendo su evaluación y el monitoreo de su desempeño a partir de la utilización de indicadores y otros datos de carácter diagnóstico

Criterios de calidad del servicio prestado en el ámbito de la línea de atraque de las terminales portuarias de contenedores

Esta Tesis Doctoral evalúa empíricamente la calidad del servicio en la línea de atraque de las terminales portuarias de contenedores. La metodología propuesta utiliza indicadores de calidad y se basa en el concepto de la segmentación de servicio. Para ello se desarrolla la teoría del Control Estadístico de Procesos (CEP) y se utilizan los gráficos de control para clasificar el servicio en las terminales de contenedores. El propósito de la Tesis es proporcionar una metodología basada en el Control Estadístico de Procesos (CEP) para evaluar la calidad del servicio y detectar las escalas de un servicio regular de línea que se encuentran fuera de control. Por tanto, la metodología se puede utilizar para detectar eventos que son indicativos de cambio real del proceso en la línea de atraque. Esta detección puede ser compleja pues las características de los procesos en terminales de contenedores son variables. La metodología proporciona mediante los gráficos de control criterios estadísticamente objetivos de cambio. Cuando el cambio es detectado y considerado bueno sus causas deben ser identificadas y posiblemente convertirse en la nueva forma de trabajar, cuando el cambio es negativo, entonces sus causas deberían ser identificadas y eliminadas. La Tesis Doctoral está organizado de la siguiente manera: La primera parte es la introducción, e incluye los capítulos 1 al 4, la segunda parte presenta el Estado del Arte (capítulo 5) y algunos de los estudios que han inspirado esta investigación, la tercera parte se centra en la metodología utilizada (capítulo 6) y su aplicación sobre un caso de estudio (capítulo 7). Finalmente, en la cuarta parte se presentan las conclusiones y se proponen algunas de las nuevas líneas de investigación que quedan abiertas (capítulo 8). This Thesis empirically evaluates the quality of service in the berthing face of container terminals. The methodology proposed is focused on quality of service indicators and is based on the concept of service segmentation. The Statistical Process Control (SPC) theory and the control charts are used to classify container terminal service. The aim of this Thesis is to provide a methodology based on Statistical Process Control that can evaluate the quality of service and also can detect scales of shipping liner service that are out of control. Therefore, the methodology can be used to detect events that are indicative of real change in the berthing process of container vessels. The methodology proposed allows simple detection of events that are indicative of actual process change in container terminals. This detection is complex because the characteristics of the processes are variable in the container terminals; the control chart provides statistically objective criteria of change. When change is detected and considered good its cause should be identified and possibly become the new way of working, where the change is bad then its cause should be identified and eliminated. This Thesis is organized as follows: The first part is the introduction (includes Chapters 1 to 4), the second part presents the State of the Art (Chapter 5) and some of the studies that have inspired this research. The third part focuses on the methodology used (Chapter 6) and its application to a case study (Chapter 7). Finally, Part 4 presents the conclusions and suggests future research (Chapter 8).

Time domain passivity control for delayed teleoperation

La telepesencia combina diferentes modalidades sensoriales, incluyendo, entre otras, la visual y la del tacto, para producir una sensación de presencia remota en el operador. Un elemento clave en la implementación de sistemas de telepresencia para permitir una telemanipulación del entorno remoto es el retorno de fuerza. Durante una telemanipulación, la energía mecánica es transferida entre el operador humano y el entorno remoto. En general, la energía es una propiedad de los objetos físicos, fundamental en su mutual interacción. En esta interacción, la energía se puede transmitir entre los objetos, puede cambiar de forma pero no puede crearse ni destruirse. En esta tesis, se aplica este principio fundamental para derivar un nuevo método de control bilateral que permite el diseño de sistemas de teleoperación estables para cualquier arquitectura concebible. El razonamiento parte del hecho de que la energía mecánica insertada por el operador humano en el sistema debe transferirse hacia el entorno remoto y viceversa. Tal como se verá, el uso de la energía como variable de control permite un tratamiento más general del sistema que el control convencional basado en variables específicas del sistema. Mediante el concepto de Red de Potencia de Retardo Temporal (RPRT), el problema de definir los flujos de energía en un sistema de teleoperación es solucionado con independencia de la arquitectura de comunicación. Como se verá, los retardos temporales son la principal causa de generación de energía virtual. Este hecho se observa con retardos a partir de 1 milisegundo. Esta energía virtual es añadida al sistema de forma intrínseca y representa la causa principal de inestabilidad. Se demuestra que las RPRTs son transportadoras de la energía deseada intercambiada entre maestro y esclavo pero a la vez generadoras de energía virtual debido al retardo temporal. Una vez estas redes son identificadas, el método de Control de Pasividad en el Dominio Temporal para RPRTs se propone como mecanismo de control para asegurar la pasividad del sistema, y as__ la estabilidad. El método se basa en el simple hecho de que esta energía virtual debido al retardo debe transformarse en disipación. As__ el sistema se aproxima al sistema deseado, donde solo la energía insertada desde un extremo es transferida hacia el otro. El sistema resultante presenta dos cualidades: por un lado la estabilidad del sistema queda garantizada con independencia de la arquitectura del sistema y del canal de comunicación; por el otro, el rendimiento es maximizado en términos de fidelidad de transmisión energética. Los métodos propuestos se sustentan con sistemas experimentales con diferentes arquitecturas de control y retardos entre 2 y 900 ms. La tesis concluye con un experimento que incluye una comunicación espacial basada en el satélite geoestacionario ASTRA. ABSTRACT Telepresence combines different sensorial modalities, including vision and touch, to produce a feeling of being present in a remote location. The key element to successfully implement a telepresence system and thus to allow telemanipulation of a remote environment is force feedback. In a telemanipulation, mechanical energy must convey from the human operator to the manipulated object found in the remote environment. In general, energy is a property of all physical objects, fundamental to their mutual interactions in which the energy can be transferred among the objects and can change form but cannot be created or destroyed. In this thesis, we exploit this fundamental principle to derive a novel bilateral control mechanism that allows designing stable teleoperation systems with any conceivable communication architecture. The rationale starts from the fact that the mechanical energy injected by a human operator into the system must be conveyed to the remote environment and Vice Versa. As will be seen, setting energy as the control variable allows a more general treatment of the controlled system in contrast to the more conventional control of specific systems variables. Through the Time Delay Power Network (TDPN) concept, the issue of defining the energy flows involved in a teleoperation system is solved with independence of the communication architecture. In particular, communication time delays are found to be a source of virtual energy. This fact is observed with delays starting from 1 millisecond. Since this energy is added, the resulting teleoperation system can be non-passive and thus become unstable. The Time Delay Power Networks are found to be carriers of the desired exchanged energy but also generators of virtual energy due to the time delay. Once these networks are identified, the Time Domain Passivity Control approach for TDPNs is proposed as a control mechanism to ensure system passivity and therefore, system stability. The proposed method is based on the simple fact that this intrinsically added energy due to the communication must be transformed into dissipation. Then the system becomes closer to the ambitioned one, where only the energy injected from one end of the system is conveyed to the other one. The resulting system presents two benefits: On one hand, system stability is guaranteed through passivity independently from the chosen control architecture and communication channel; on the other, performance is maximized in terms of energy transfer faithfulness. The proposed methods are sustained with a set of experimental implementations using different control architectures and communication delays ranging from 2 to 900 milliseconds. An experiment that includes a communication Space link based on the geostationary satellite ASTRA concludes this thesis.

Gráfico de controle para monitoramento da razão da demanda e mão de obra em retaguarda de serviços no setor bancário.

O monitoramento da razão Z de duas variáveis através de gráfico de controle tem sido um tema recentemente explorado na literatura. Para analisar mais o assunto, o estudo avalia a eficiência e viabilidade de aplicação dessa ferramenta como suporte na tomada de decisão para gerenciamento de capacidade de mão de obra de retaguarda (doravante mencionado como Backoffice) de serviço de empresa do setor bancário. Tradicionalmente, gráficos de controle tem sido utilizados para monitorar o processo produtivo de manufaturas, mas recentemente tem sido adotado para monitoramento de alguns serviços. Apesar de ainda seguir muitos conceitos pioneiros na manufatura, a atividade do setor de serviços apresenta suas particularidades como, por exemplo, a impossibilidade de gerar estoque. Assim, a necessidade de adequar seus recursos à demanda torna-se essencial, sendo fundamental a gestão de controles e sua urgência para que possa reagir rapidamente em caso de variação de demanda e adequar sua capacidade. Em um cenário de restrição de recursos, planejar é crucial para evitar desperdícios e garantir eficiência. O objetivo deste estudo é apresentar o gráfico de controle como ferramenta para monitorar a razão de duas variáveis aleatórias: a demanda e a mão de obra em Backoffice de serviço em um banco. Nesse trabalho, gráfico de controle de Shewhart tradicional e gráfico de controle de Shewhart com regras suplementares são analisados e os resultados obtidos confirmam a possibilidade de utilização da ferramenta de gráficos de controle para o gerenciamento e adequação de mão de obra para atender a demanda. O monitoramento da razão (demanda/ mão de obra) ajudará o gestor a alocar adequadamente o time (mão de obra) de acordo com a demanda e a capacidade produtiva. Como contribuição, o estudo avalia o comportamento da razão Z = X/Y em situação de alta variabilidade da variável X e baixa variabilidade da variável Y .

An experimental analysis of operating conditions in cold roll-forming

A detailed literature survey confirmed cold roll-forming to be a complex and little understood process. In spite of its growing value, the process remains largely un-automated with few principles used in set-up of the rolling mill. This work concentrates on experimental investigations of operating conditions in order to gain a scientific understanding of the process. The operating conditions are; inter-pass distance, roll load, roll speed, horizontal roll alignment. Fifty tests have been carried out under varied operating conditions, measuring section quality and longitudinal straining to give a picture of bending. A channel section was chosen for its simplicity and compatibility with previous work. Quality measurements were measured in terms of vertical bow, twist and cross-sectional geometric accuracy, and a complete method of classifying quality has been devised. The longitudinal strain profile was recorded, by the use of strain gauges attached to the strip surface at five locations. Parameter control is shown to be important in allowing consistency in section quality. At present rolling mills are constructed with large tolerances on operating conditions. By reduction of the variability in parameters, section consistency is maintained and mill down-time is reduced. Roll load, alignment and differential roll speed are all shown to affect quality, and can be used to control quality. Set-up time is reduced by improving the design of the mill so that parameter values can be measured and set, without the need for judgment by eye. Values of parameters can be guided by models of the process, although elements of experience are still unavoidable. Despite increased parameter control, section quality is variable, if only due to variability in strip material properties. Parameters must therefore be changed during rolling. Ideally this can take place by closed-loop feedback control. Future work lies in overcoming the problems connected with this control.

Variable Recruitment in Bundles of Miniature Pneumatic Artificial Muscles and Space Qualified Pneumatic Artificial Muscles

The natural compliance and force generation properties of pneumatic artificial muscles (PAMs) allow them to operate like human muscles in anthropomorphic robotic manipulators. Traditionally, manipulators use a single PAM or multiple PAMs actuated in unison in place of a human muscle. However, these manipulators experience efficiency losses when operated outside their target performance ranges. The unidirectional actuation behavior of a miniature PAM bundle and bidirectional actuation behavior of an antagonistic pair of miniature PAM bundles are characterized and modeled. The results are used to motivate the application of a variable recruitment control strategy to a parallel bundle of miniature PAMs as an attempt to mimic the selective recruitment of motor units in a human muscle to improve the operating efficiency of the actuator. Additionally, the fabrication and quasi-static testing results for PAMs assembled from candidate space qualified bladder and braided sleeve materials for use in space robotics are assessed.

Analisis bromatológico inter-laboratorio de harina de centeno a ser utilizado como patrón secundario de análisis

El objetivo de esta investigación fue realizar un estudio inter-laboratorio bromatológico a partir de un patrón secundario de harina de centeno. Los laboratorios participantes de este estudio comparativo fueron el Laboratorio de Análisis Bromatológico para atención al público de la Universidad de Cuenca y el Laboratorio de Alimentos y Nutrición (VLIR-IUC) del Departamento de Biociencias. Los parámetros del análisis fueron: humedad, materia seca, cenizas, proteína bruta total, grasa total y carbohidratos totales. También el contenido de sal (cloruros) se analizó en uno de los laboratorios. Para los análisis de los diferentes parámetros se utilizaron las metodologías establecidas en cada laboratorio.Con los datos generados se realizaron gráficas de controlLevey-Jennings para cada parámetro y laboratoriopara el posterior control de análisis utilizando el patrón secundario dentro de los dos laboratorios participantes. Los resultados fueron evaluados estadísticamente mediante pruebas T de Student de una cola utilizando un nivel de significancia del 5%. Además se determinó la precisión intra- e inter-día siguiendo el método ANOVA y se expresó como porcentaje de coeficiente de variación (% CV). Todos los análisis fueron realizados en los programas Microsoft Excel 2013 y STATA 10.0. Para ambos laboratorios, los coeficientes de variación inter- e intra-día no sobrepasaron el 15%, que es lo recomendado para análisis proximal. Por otro lado, se encontraron diferencias significativas en los análisis de grasas, humedad-materia seca y carbohidratos, que pueden atribuirse a las diferencias metodológicas, temperatura y equipos de análisis, y en menor grado a los analistas y al azar.