Tesis
Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/11285/345119
Colección de Tesis y Trabajos de grado (informe final del proyecto de investigación, tesina, u otro trabajo académico diferente a Tesis, sujeto a la revisión y aceptación de una comisión dictaminadora) presentados por alumnos para obtener un grado académico del Tecnológico de Monterrey.
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- Computación evolutiva para la búsqueda de ecuaciones óptimas para sintonización de controladores PID discretos.(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2010-12-01) García García, Pedro; Garcia Garcia, Pedro; 301712; Valenzuela Rendón, Manuel.; Soto Rodríguez, Rogelio.; Palomera Palacios, Francisco.; Tecnológico de Monterrey, Campus MonterreyEl trabajo realizado en esta investigación está enfocado en obtener una simulaciónde Programación Genética Coevolutiva como herramienta para la búsqueda de ecuaciones que optimicen el desempeño de controladores PID discretizados. En el trabajo se cubren los siguientes aspectos: El análisis de la utilización de ecuaciones óptimas bajo el criterio IAE de sintonización de controladores PID continuos para controladores PID discretizados. Simulación de Programación Genética para la búsqueda y desarrollo de ecuaciones de sintonía de controladores PID discretizados por diferencias hacia atrás bajo el criterio de optimización IAE. Simulación de Programación Genética Coevolutiva como herramienta para la disminución de tiempos de procesamiento para la búsqueda y desarrollo de ecuaciones de sintonía de controladores PID discretizados por diferencias hacia atrás bajo el criterio de optimización IAE. Los resultados obtenidos nos permiten poder seguir realizando la búsqueda de nuevas ecuaciones bajo los parámetros de desempeño deseados, así como la discretización del controlador que se deseé implementar o para poder generar respuestas que cumplan con las necesidades que el usuario proponga.
- Desarrollo y comparación de métodos de detección de fugas en redes de distribución de agua potable.(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2010-05-01) Casillas Ponce, Myrna Violeta; CASILLAS PONCE, MYRNA VIOLETA; 334045; Garza Castañón, Luis Eduardo.; Sánchez Chávez, Irma Yolanda.; Robles Guillén Deneb.; Tecnológico de Monterrey, Campus MonterreyEn la actualidad, uno de los problemas más importantes en el mundo es el de las fugas de agua que se presentan en las ciudades, ya que en algunos casos representan entre el 25% y el 30% del total de agua que pasa por las redes de distribución. Por ello, se tomó la decisión de iniciar este proyecto, en el cual, se tiene como objetivo principal conocer cuáles son los algoritmos más robustos, capaces de detectar fugas de diferentes magnitudes en redes de distribución de agua potable, basados en las mediciones de presión y/o flujo en cada uno de los nodos y tuberías existentes. Entre las principales aportaciones de la presente tesis, se tiene la actualización del estado del arte en cuanto a métodos, técnicas y desarrollo de trabajos de detección de fugas en redes de agua, además, se logra un nuevo enfoque de análisis de redes para detección de fugas, en el que se toma en cuenta un horizonte de tiempo, ya que los análisis realizados hasta el momento se manejan de acuerdo a instantes de tiempo, lo que ocasiona que no se tomen en cuenta los cambios en la demanda, de la misma manera se logra aplicar este tipo de detección utilizando 5 métodos distintos que son: un método basado en la binarización en el que se establecen umbrales de detección con el fin de decidir si un cambio de presión afecta o no a un nodo en determinado tiempo, el método de correlación de datos, distancia euclidiana y ángulo que se basan en el análisis de vectores para determinar dónde existen más probabilidades de fuga y el método de optimización por mínimos cuadrados, el cual encuentra el tamaño de fuga más adecuado que minimiza el error entre las presiones esperadas contra las calculadas de manera nominal utilizando matrices de sensibilidad. Dichos métodos aunque no son del todo nuevos, se les da una aplicación distinta a las conocidas hasta el momento aprovechando el comportamiento de la red y los residuos de la misma durante un horizonte de tiempo establecido. Como última contribución de gran importancia se tiene el hecho de que se realiza una comparación de los métodos utilizados para detección de fugas, pudiendo entender mediante simulación cual de los métodos propuestos entrega el mejor resultado ante escenarios ideales y con ruido, con el fin de saber elegir el método que mejor se adapte al escenario real.
- Evaluación experimental de esquemas adaptivos de control tolerante a fallas basados en el modelo de referencia.(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2010-05-01) Cruz Reynoso, Roberto Esteban; CRUZ REYNOSO, ROBERTO ESTEBAN; 333978; García Castañón, Luis Eduardo.; Sánchez Chávez, Irma Yolanda.; Vargas Martínez, Adriana.; Tecnológico de Monterrey, Campus MonterreyLos procesos industriales modernos requieren de sistemas de control cada vez más precisos y confiables para alcanzar los altos índices de desempeño y seguridad necesarios para su operación. Si se considera que los sistemas de control convencionales se diseñan usualmente bajo la suposición de que los elementos del lazo de control no presentarán fallas en su funcionamiento, dichos sistemas pueden presentar un desempeño insatisfactorio o incluso volverse inestables cuando se presentan fallas en los actuadores, sensores u otros componentes del sistema. En sistemas donde el control y continuidad del proceso es crítico, tales como en sistemas de distribución de energía, procesos químicos, sistemas de transporte, etc. la falla de alguno de sus componentes puede generar pérdidas económicas por el paro de los procesos o en el peor de los casos puede ocasionar la pérdida de vidas humanas. Por esta razón es necesario desarrollar sistemas de control capaces de enfrentar fallas en los componentes del sistema manteniendo sus propiedades o degradándose de una forma segura. Los sistemas de control que se diseñan para tolerar fallas potenciales con el objetivo de mejorar su confiabilidad y disponibilidad mientras que mantienen un desempeño deseable son conocidos como sistemas de Control Tolerantes a Fallas. En el presente trabajo de investigación se realiza una evaluación experimental de 7 diferentes esquemas de Control Tolerante a Fallas (FTC) basadas en Control Adaptivo por Modelo de Referencia (MRAC). Los esquemas que aquí se analizan son: MRAC a partir de la regla del MIT (MRAC-MIT), MRAC a partir de la teoría de Lyapunov (MRAC-LYA), MRAC-MIT combinado con PID (MRAC-MIT-PID), MRAC-LYA combinado con PID (MRAC-LYA-PID), MRAC de Estructura Variable (VS-MRAC), VS-MRAC con función saturación (VS-MRAC-SAT) y VSMRAC-SAT combinado con PI (VS-MRAC-SAT-PI).
- Magneto-rheological damper modeling using LPV systems(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2011-01-01) Díaz Salas, Vicente Alberto; DIAZ SALAS, VICENTE ALBERTO; 297034; Morales Menéndez, Rubén; tolmquevedo; Tecnológico de Monterrey, Campus MonterreyThe present research is focused in the dynamical modeling of a Magneto-Rheological Damper as a semi-active actuator. This device shows a complex behavior including non-linearities and hysteresis, features that are to be emulated by a dynamical system, in order to express mathematically the conduct of this device under mechanical vibrations. The M R damper is part of a semi-active suspension system, and by the use of the information of the model designed in this thesis it might be possible to produce a control design for the quarter of car system, in order to regulate the vibrations received by the suspension, incrementing the comfort and safety of the passengers in the vehicle. In order to obtain experimental data from this semi-active device, a set of tests were performed, introducing displacement and current excitation patterns into the shock absorber and measuring the dynamical response of it. Using the experimental results, a set of state of the art models (Semi-Phenomenologial, Phenomenological, Black-Box) were learned to reproduce this data. This work proposes an LP V (Linear Parameter-Varying) system, as a model for the M R damper, which is capable of reproduce both the non-linear and hysteretic behavior of the damper.The LP V model proposed has the capacity to create a relationship between the main excitation variables, and the damper force, in a single structure. Due to this feature, it might later be added to a bigger strategy, such as for control or observation. The model was designed using an LP V polynomial system and an switching variable, which depends on the input velocity and current. Output results shows a higher accuracy from the LP V proposed model, in comparison with the state of the art models reviewed: it has ESR index average values below 0.04 while most of the studied models only achieve values below 0.1. The proposed model of this thesis provides a dynamical description of the Magneto-Rheological damper that generates a link between the main input variables implicated on the damper, and the output force. This feature might become an advantage to later provide an extended model of the quarter of car, and design a controller to regulate the vibrations applied to the suspension.
- Diagnóstico de fallas en redes eléctricas industriales mediante redes bayesianas híbridas(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2010-05-01) Robles Guillén, Deneb; Robles Guillen, Deneb; 297801; Garza Castañón, Luis Eduardo; Castañón Ávila, Gerardo Antonio; Morales Menéndez, Rubén; Sánchez Chávez, Irma Yolanda; Programa de Graduados; División de Mecatrónica y Tecnologías de Información; Campus MonterreyEn la actualidad las redes eléctricas se han convertido en una parte vital para el crecimiento económico, debido a su uso y alcance; aunado a esto, la importancia de un desarrollo sustentable a nivel mundial y la energía que puede ser perdida por diversas fallas en el sistema, que se ven transformadas en gastos para las empresas, ciudades y población en general, nos demuestran la necesidad de crear un sistema de soporte para la toma de decisiones en situaciones de falla. Por lo anterior, el objetivo principal de la Tesis realizada para la Maestría en Automatización es la generación de una nueva estructura, basada en modelos gráficos probabilísticos híbridos, es decir, modelos que puedan trabajar simultáneamente con datos discretos y análogos, para realizar detección y diagnóstico de fallas simples y múltiples, en ambientes con ruido y pérdida de información en redes de distribución eléctrica industrial. Para lograr el objetivo de la propuesta aquí mencionada, se realizaron simulaciones de fallas en redes eléctricas mediante el software MicroTran; extracción de rasgos característicos de los estados de operación normal y en modo de fallas; síntesis de los modelos probabilísticos híbridos a partir de los datos obtenidos en las simulaciones con ayuda del software Hugin Expert 7.0 y experimentación en diferentes escenarios con fallas simples y múltiples, del tipo simétricas y asimétricas. El resultado obtenido fueron diversos modelos de dos etapas para diagnóstico de fallas, en donde la primera etapa consiste en la extracción de rasgos característicos de la información de la red eléctrica y la segunda propiamente en el modelo probabilístico que detecta e identifica la falla del sistema; de éstos, 3 modelos destacan por un desempeño superior a los demás. Mientras que la segunda etapa para estos 3 modelos fue realizada mediante Redes Bayesianas Híbridas; la primera etapa difiere en la utilización de técnicas como generación de índices de voltajes de 3 fases no balanceados, optimización de enjambre de partículas y teoría de onduletas. Se concluye que para la red eléctrica industrial aplicada para este estudio, el modelo que combina la teoría de onduletas y Redes Bayesianas Híbridas presenta el porcentaje más alto de correcto diagnóstico de escenarios con fallas, bajo las condiciones previamente mencionadas. Como conclusión general principal se tiene que, en vista de los resultados obtenidos, la aplicabilidad de modelos probabilísticos híbridos para la detección de fallas en procesos con alto nivel de incertidumbre y grandes cantidades de información es posible, y que hoy en día, es parcialmente ventajosa respecto a otras soluciones consideradas tradicionales. Por último, se mencionan las contribuciones principales de este trabajo: • Una nueva estructura de detección y diagnóstico de fallas múltiples de redes eléctricas basada en modelos gráficos probabilísticos híbridos. • La apertura de una línea de investigación en detección de fallas en procesos complejos con modelos probabilísticos híbridos, que pueden ser aplicables a sistemas industriales en general; esto debido a que la estructura del modelo es flexible, por lo que puede ser modificada y adaptada a diversos procesos basada en el análisis de un historial de datos confiables.
- Ahorro de energía empleando un circuito de barrido electrónico en lámparas de leds para iluminación(Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, 2008-12-01) Galindo Fernández, Abraham; Galindo Fernández, Abraham; 234996; León Rovira, Noel; Palomera Palacios, Francisco; Roffe Samaniego, Norma; Tecnológico de Monterrey, Campus MonterreyLa energía es la fuerza vital de nuestra sociedad. De ella dependen la iluminación de interiores y exteriores, el calentamiento y refrigeración de nuestras casas, el transporte de personas y mercancías, la obtención de alimento y su preparación, el funcionamiento de las fábricas, etc. Ante la problemática mundial del consumo no eficiente de energía, las nuevas tecnologías se han enfocado en buscar y lograr productos que realicen sus funciones con la menor demanda de energía posible. Un LED es un dispositivo electrónico construido de materiales semiconductores que emite luz cuando a través de él circula una corriente eléctrica. Para poder utilizar de manera efectiva los LEDs en iluminación es necesario hacer el análisis y diseño de ciertos factores. Los principales tres factores a considerar son el diseño electrónico, el diseño térmico y el diseño óptico. La parte electrónica se refiere a cómo se van a conectar los LEDs (configuraciones serie, paralelo o mixto) y a cómo se les va a suministrar energía a los LEDs (diseño de fuentes de corriente eléctrica); esto implica diseñar un driver de corriente constante especializado para la luminaria de LEDs, [7]. La parte térmica se refiere a la gestión del calor generado por los LEDs; se tiene que diseñar la manera de disipar el calor, pues el desempeño de los LEDs se reduce bastante con el aumento de la temperatura, [8]. Por último la parte óptica se refiere a cuántos LEDs y cómo van a ir acomodados en la luminaria para lograr los niveles de iluminación requeridos para una aplicación en particular, [9]; esto se puede llevar acabo modelando los LEDs como fuentes luminosas y simulándolos en paquetes computacionales. Ahora bien, el presente trabajo de tesis consiste en llevar a cabo el diseño de estos tres factores e integrarlos en la construcción de un prototipo de una lámpara eficiente y competitiva con costos menores que los de lámparas de estado sólido equivalentes en México y con mejor desempeño que el de las tecnologías convencionales de iluminación. Se analizará desempeño de los LEDs al aplicarles la técnica de barrido electrónico, la cual consiste en dividir el total de los LEDs de una lámpara en 2 o más grupos y encenderlos secuencialmente uno después de otro; de esta manera en cualquier momento sólo hay un grupo encendido y sólo se consume el equivalente a la potencia consumida por un grupo.