Tesis de Maestría - Automática y Sistemas Informáticos

Permanent URI for this collection

https://dspace.uclv.edu.cu/handle/123456789/1510

En esta colección están depositadas las tesis defendidas dentro del programa de la Maestría en Automática y Sistemas Informáticos de la Facultad de Ingeniería Eléctrica en la UCLV.

Browse

Now showing 1 - 28 of 28

Open Access
Sistema de información geográfica para la aplicación de técnicas avanzadas de cultivo en la caña de azúcar
(Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, 2019) Pérez García, Carlos Alejandro
La búsqueda de un punto de encuentro entre el aumento de la demanda de alimentos en el planeta y la creciente necesidad de un uso sostenible de los recursos naturales, constituye uno de los mayores desafíos de la Agricultura Mundial. Ello ha posibilitado el surgimiento de nuevas técnicas de gestión agrícola sobre la base del desarrollo tecnológico existente en áreas como las comunicaciones, la electrónica y los servicios de posicionamiento. En este contexto los Sistemas de Información Geográfica han jugado un papel fundamental permitiendo la implementación de prácticas agronómicas de avanzadas a través del análisis, visualización, e integración de datos geoespaciales. En Cuba, el desarrollo de plataformas de este tipo, ha estado limitado al uso de software pagos y con escasas funcionalidades. Es por ello que en el presente trabajo se desarrolla un Sistema de Información Geográfica basado en software libre con la capacidad de gestionar la información relacionada con las técnicas avanzadas de cultivo aplicadas actualmente a la caña de azúcar en nuestro país. Con este fin, se establecen las soluciones de software a emplear y se identifican las tecnologías de agricultura avanzada aplicadas en nuestro país. Como resultado queda diseñada la plataforma de gestión geográfica con una base de datos centralizada y posibilidad de acceso vía web. Además, es demostrada la efectividad del sistema, mediante un estudio de caso en áreas y procesos de la Empresa Azucarera Héctor Rodríguez de la provincia de Villa Clara.
Open Access
Sistema de supervisión y control remoto para máquinas de riego de pivote central empleando tecnología inalámbrica
(Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, 2019) Avello Fernández, Lianet
Los retos que actualmente impone el cambio climático a nivel mundial han dado paso a la integración de varias disciplinas y procesos combinados enfocados al desarrollo de nuevas tecnologías que garanticen la seguridad hídrica y alimentaria de la población. Un ejemplo de ello es el desarrollo del Riego de Precisión, donde el riego por aspersión mediante máquinas de pivote central ha jugado un papel fundamental. En Cuba, a pesar de existir numerosas máquinas de riego de pivote central, estas solamente cuentan con automatismos muy básicos y son explotados inadecuadamente, ocurriendo pérdidas de agua y energía en el sector agrícola. Es por ello que esta investigación tiene como objetivo diseñar un sistema de supervisión y control remoto para el manejo eficiente de máquinas de riego de pivote central basado en tecnología inalámbrica y el empleo de autómata programable. Como resultados se establecen los principales requisitos del sistema sobre los cuales se realiza un análisis detallado de diferentes tecnologías de hardware y software para su cumplimiento. Sobre esta evaluación se determina el autómata TM241CE40R de Schneider Eléctric como elemento de control y la comunicación mediante transmisión inalámbrica Wifi. El sistema diseñado cuenta con varias interfaces web brindadas al usuario mediante el servidor web del autómata, desarrolladas con el objetivo de monitorear en tiempo real el funcionamiento de las máquinas y la planificación del riego. El correcto funcionamiento del sistema se comprueba mediante experimentos que incluyen pruebas de comunicación y de los algoritmos de control programados.
Open Access
Detección de fallos mediante modelo basado en redes de petri aplicado al Quadcopter X4 GARP
(Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, 2019) Abreu López, Ailet
El desarrollo de modelos enfocados a la detección de fallos en vehículos autónomos aéreos, constituye un tema novedoso, donde la complejidad de los algoritmos y sistemas sensoriales a bordo de estos vehículos constituye un desafío. En este campo, las Redes de Petri se emplean como herramienta para la detección de fallos dada las facilidades que brindan para el modelado de sistemas complejos en cuanto a su representación gráfica. En esta investigación, se desarrolla un modelo de fallos que permite la detección de fallos fuera de línea, basado en Redes de Petri aplicado a un vehículo aéreo tipo Quadcopter, gracias a lo cual se podrá lograr la realización misiones más seguras y fiables. Dicho modelo permite determinar la posible existencia de fallos para este tipo de vehículo aéreo, mediante el análisis de los datos provenientes del controlador de vuelo y mediciones de los sensores a bordo. Se demuestra que el modelo satisface las propiedades establecidas para la verificación de modelos con Redes de Petri haciendo uso de los métodos; árbol de alcanzabilidad y ecuación de estado. Se presentan los algoritmos que garantizan el disparo de las transiciones en condiciones de fallo, partiendo del resultado del procesamiento de los datos de los vuelos.
Open Access
Servidores/clientes para redes industriales con ethernet en tiempo real
(2004) Gustabello Cogle, Robby; Ballesteros Horta, Roberto
En este trabajo se brinda una alternativa para disminuir, en alguna medida, estas dificultades de interconexión. La plataforma de comunicación “CliSerV 1.0” tiene como objetivo captar los datos procedentes de servidores que los publiquen empleando los protocolos DDE, TCP/IP, DataSocket u OPC, y retransmitirlos para que puedan ser adquiridos por programas clientes que utilicen los mecanismos de enlace: DDE, TCP/IP o DataSocket, indistintamente. El programa elaborado fue probado con resultados satisfactorios tanto a través de la red como de manera local. En estos exámenes se usaron aplicaciones servidoras y clientes pertenecientes a diversas firmas y se constató el enlace eficiente y estable entre estos y la plataforma.
Open Access
Sistema de medición inteligente basado en IoT para la gestión de energía eléctrica en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas
(2021) Evora Jiménez, Ernesto; García Jacomino, Jorge Luis; Santana Ching, Iván
En esta investigación se realiza un estudio documental de los sistemas de medición inteligente para la gestión de energía eléctrica con el objetivo de proporcionar una herramienta avanzada de trabajo a la Dirección de Portadores Energéticos de la UCLV. Esta dirección realiza la gestión del consumo de la energía eléctrica a partir de las lecturas visuales diarias de los medidores inteligentes y las procesan en una hoja de cálculo de Excel, provocando gasto de combustible y posibles errores humanos asociados al propio proceso de la toma de lecturas en los recorridos. El Sistema de Medición Inteligente desarrollado tiene cuatro elementos principales: Medidor Inteligente, Concentrador de Datos, Sistema de Comunicación y Sistema de Administración de Datos de Medición. Esta arquitectura proporciona los elementos necesarios para captar, trasmitir, almacenar y procesar las variables que caracterizan el uso de la energía eléctrica. Los resultados de las pruebas de laboratorio y de campo en los servicios eléctricos de la UCLV demuestran que este sistema permite captar los datos, trasmitirlos y visualizarlos en tiempo real a la vez que los almacena para realizar la gestión de la energía eléctrica cumpliendo las normas cubanas y la resolución 277/2014 de la UNE.
Open Access
Modelado de riego de Solanum lycopersicum L. en cultivo protegido basado en mapas cognitivos difusos
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2019-06-12) Madruga Peláez, Alexandra; Santana Ching, Iván; Alvarado Capó, Yelenys
La automatización en el interior de las casas de cultivo posee una gran importancia, ya que garantiza precisión y fiabilidad. Una supervisión, medición y análisis de los aspectos físicos y fenómenos en dichas casas; mejora la gestión de los cultivos y la toma de decisiones. Con el propósito de lograr una correcta toma de decisiones, se puede realizar un modelado del riego en cultivo protegido para comprender mejor los cambios y condiciones climáticas que se produce dentro de ellas. El objetivo de este trabajo es diseñar un modelo de riego para el cultivo protegido del Solanum lycopersicum L., basado en la ingeniería del conocimiento y los mapas cognitivos difusos, que permita una estimación de variables de impacto productivo. Inicialmente se determinaron las variables y se confecciono un modelo inicial aplicando la ingeniería del conocimiento. Luego, se evaluó dicho modelo, el cual se decidió ajustar mediante el proceso de aprendizaje; utilizando el algoritmo del gradiente descendente. Por último, se valoró el modelo obtenido por los expertos y se realizó un análisis estadístico para la comparación entre el modelo inicial brindado por la ingeniería del conocimiento, y el obtenido por la biblioteca de software. Los resultados fueron diez variables involucradas en el riego del cultivo protegido de S. lycopersicum, que demostraron la efectividad de la ingeniería del conocimiento. La biblioteca de software logró un modelo de riego para el cultivo protegido de S. lycopersicum con un error cuadrático medio de 0,95 %. Los expertos valoraron el modelo de aceptable; ya que logró la estimación de variables de impacto productivo para ayudar en la toma de decisiones en la producción del S. lycopersicum. El análisis estadístico corroboró los excelentes resultados del modelo obtenido, pues presentó una buena correlación y concordancia los valores estimados con respecto a los reales de producción.
Open Access
Sistema de supervisión y control remoto para máquinas de riego de pivote central empleando tecnología inalámbrica
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2019) Avello Fernández, Lianet; Izaguirre Castellanos, Eduardo
Los retos que actualmente impone el cambio climático a nivel mundial han dado paso a la integración de varias disciplinas y procesos combinados enfocados al desarrollo de nuevas tecnologías que garanticen la seguridad hídrica y alimentaria de la población. Un ejemplo de ello es el desarrollo del Riego de Precisión, donde el riego por aspersión mediante máquinas de pivote central ha jugado un papel fundamental. En Cuba, a pesar de existir numerosas máquinas de riego de pivote central, estas solamente cuentan con automatismos muy básicos y son explotados inadecuadamente, ocurriendo pérdidas de agua y energía en el sector agrícola. Es por ello que esta investigación tiene como objetivo diseñar un sistema de supervisión y control remoto para el manejo eficiente de máquinas de riego de pivote central basado en tecnología inalámbrica y el empleo de autómata programable. Como resultados se establecen los principales requisitos del sistema sobre los cuales se realiza un análisis detallado de diferentes tecnologías de hardware y software para su cumplimiento. Sobre esta evaluación se determina el autómata TM241CE40R de Schneider Eléctric como elemento de control y la comunicación mediante transmisión inalámbrica Wifi.El sistema diseñado cuenta con varias interfaces web brindadas al usuario mediante el servidor web del autómata, desarrolladas con el objetivo de monitorear en tiempo real el funcionamiento de las máquinas y la planificación del riego. El correcto funcionamiento del sistema se comprueba mediante experimentos que incluyen pruebas de comunicación y de los algoritmos de control programados.
Open Access
Sistema de información geográfica para la aplicación de técnicas avanzadas de cultivo en la caña de azúcar
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2019) Pérez García, Carlos Alejandro; Hernández Santana, Luis; Gustabello Cogle, Robby
La búsqueda de un punto de encuentro entre el aumento de la demanda de alimentos en el planeta y la creciente necesidad de un uso sostenible de los recursos naturales, constituye uno de los mayores desafíos de la Agricultura Mundial. Ello ha posibilitado el surgimiento de nuevas técnicas de gestión agrícola sobre la base del desarrollo tecnológico existente en áreas como las comunicaciones, la electrónica y los servicios de posicionamiento. En este contexto los Sistemas de Información Geográfica han jugado un papel fundamental permitiendo la implementación de prácticas agronómicas de avanzadas a través del análisis, visualización, e integración de datos geoespaciales. En Cuba, el desarrollo de plataformas de este tipo, ha estado limitado al uso de software pagos y con escasas funcionalidades. Es por ello que en el presente trabajo se desarrolla un Sistema de Información Geográfica basado en software libre con la capacidad de gestionar la información relacionada con las técnicas avanzadas de cultivo aplicadas actualmente a la caña de azúcar en nuestro país. Con este fin, se establecen las soluciones de software a emplear y se identifican las tecnologías de agricultura avanzada aplicadas en nuestro país. Como resultado queda diseñada la plataforma de gestión geográfica con una base de datos centralizada y posibilidad de acceso vía web. Además, es demostrada la efectividad del sistema, mediante un estudio de caso en áreas y procesos de la Empresa Azucarera Héctor Rodríguez de la provincia de Villa Clara.
Open Access
Sistema de bloqueo automático ferroviario para el trecho Esperanza-Santo Domingo
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2019) Hernández Rosales, Miguelina María de las Mercedes; Gustabello Cogle, Robby
La necesidad de modernización del ferrocarril cubano actual implica además del mejoramiento de la infraestructura ferroviaria existente, la necesidad de implementar sistemas automáticos de bloqueo en las vías que permitan aumentar el flujo del tráfico de trenes garantizando los niveles de seguridad exigidos para este tipo de medio de transporte. Los sistemas de bloqueo actuales (bloqueo radiotelefónico y bloqueo semiautomático) no cumplen con los requisitos anteriores y funcionan con la intervención del factor humano, lo cual no tiene en cuenta las exigencias requeridas y la disciplina tecnológica, haciendo inseguro el tráfico por la vía férrea. Para ello, la presente investigación propone diseñar un sistema seguro y económico de bloqueo automático ferroviario en el trecho Esperanza- Santo Domingo, que disminuya los intervalos de tiempo de salida de los trenes de las estaciones, aumentando la capacidad de la vía férrea. Utilizando sensores para detectar la presencia del tren, conectados a un PLC (autómata programable), que permita habilitar una sección en el trecho Esperanza- Santo Domingo para incrementar considerablemente la capacidad de la vía férrea de forma segura y eficiente. En el presente trabajo se diseña la arquitectura del sistema y los algoritmos que conforman la programación de los PLCs según la función propia del sistema. Se evalúan los resultados, así como el costo económico del diseño propuesto, destacándose fundamentalmente el incremento de la seguridad y la eficiencia de la vía, utilizando la plataforma técnica existente bajo el mismo principio de funcionamiento de nuestras condiciones reales.
Open Access
Esquema de control en modo deslizante basado en lógica borrosa aplicado a un robot neumático
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2019) García Llerena, Dianelis; Herrera Fernández, Francisco Beraldo; Prieto Entenza, Pablo José
Los estudios en tecnologías relacionadas con la robótica han crecido de forma significativa en los últimos años. En las últimas décadas, se ha hecho un importante avance en la investigación de diseños alternativos basados en los conceptos de manipuladores paralelos. En estos mecanismos, la utilización de cilindros neumáticos de desplazamiento lineal como elemento actuador se ha hecho frecuente. El control de estos sistemas, se ha convertido en un desafío para la comunidad científica internacional, debido al alto acoplamiento existente entre sus articulaciones actuadas, las incertidumbres asociadas al modelo dinámico altamente no lineal, y las perturbaciones externas. A lo largo de los años el control por modo deslizante ha sido objeto de investigación tanto en el punto de vista teórico como en su implementación practica debido a las potencialidades de dicha metodología tales como convergencia en tiempo finito, y robustez ante incertidumbres y perturbaciones acopladas. Sin embargo, el control discontinuo excita dinámicas parasitarias lo cual provoca vibraciones en la señal de mando, conocido como chattering, que atentan contra el desempeño del proceso en aplicaciones experimentales. Una alternativa de control en modo deslizante basado el lógica borrosa se reporta en el presente documento a fin de reducir el efecto de chattering en un robot paralelo de dos grados de libertad (2-DOF) accionado por actuadores electro-neumáticos. De acuerdo con los valores de la función de la superficie, se introduce un sistema de inferencia borrosa Mamdani para ajustar la acción de control sobre los actuadores y el valor de la pendiente de la superficie deslizante para reducir al mínimo las vibraciones en la señal de mando. Es probado que el sistema es asintóticamente estable en el sentido de Lyapunov; además, aunque los actuadores neumáticos presentan altas no linealidades, los resultados experimentales muestran atenuación de chattering y la convergencia hacia la referencia.
Open Access
Sistema de regulación automática de frecuencia en la central hidroeléctrica “Robustiano León” - Hanabanilla
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2019) Herrera Guerra, Ernesto Raúl; Abreu García, José Rafael; Gustabello Cogle, Robby
Con el desarrollo y ampliación de los sistemas eléctricos de potencia, la incorporación de nuevas fuentes de energía y el aumento en la demanda, se ha hecho necesario buscar nuevas alternativas para lograr que la energía llegue al cliente final con la calidad y seguridad necesaria que demanda este sector. Cuba cuenta con un sistema electro-energético totalmente interconectado al que se le presta una alta prioridad por la dirección del país. Para aumentar, mantener y/o modernizar su estructura se requieren grandes inversiones y las limitaciones económicas dificultan estas tareas. El trabajo que se presenta forma parte de una solución técnica para lograr el control de frecuencia/potencia en la planta de generación hidráulica más grande de Cuba. Para ello fue necesario rehabilitar el sistema de regulación automática de frecuencia eléctrica elaborando algoritmos de control que se correspondieran con las características propias de cada una de las unidades de generación. Como resultado se implantó el control de frecuencia/potencia en la unidad 1, teniendo en cuenta el nuevo regulador de velocidad y se rehabilitó el control en las demás unidades con los reguladores existentes. Formando parte de un proyecto integral de automatización se logró modernizar la planta y rehabilitar el control de frecuencia/potencia cumpliendo con los requisitos que establece el Despacho Nacional de Carga para las plantas designadas a realizar el control secundario de frecuencia en Cuba. Para validar la propuesta se realizaron pruebas a cada una de las unidades de generación. Se comprobó de forma gráfica, que el algoritmo implementado cumple con los requisitos para el control de frecuencia.
Open Access
Esquema de guiado I-LOS adaptado para el seguimiento de caminos rectos, mixtos y curvos en vehículos marinos
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2018-09-25) Hernández Julián, Anailys; Valeriano Medina, Yunier; Hernández Santana, Luis
El seguimiento de caminos en vehículos autónomos marinos es un tema de gran interés para la comunidad científica internacional. El sistema de guiado constituye por tanto un campo de estudio, que necesita considerar los diferentes inconvenientes que involucran el desarrollo de misiones en el ambiente marino. El trabajo presentado tiene como finalidad el uso de la estrategia I-LOS en el seguimiento de los principales caminos utilizados en maniobras con embarcaciones marinas. Esta estrategia tiene como objetivo mantener al vehículo sobre la ruta aún en presencia de perturbaciones medioambientales como las corrientes marinas. Con este fin se presenta como propuesta el esquema de guiado I-LOS adaptado a la geometría del camino que permite en presencia de corrientes marinas el seguimiento de caminos rectos, mixtos y curvos. Se definen métodos a utilizar para la generación de la ruta en base a su simplicidad y bajo costo computacional. En cada caso se evalúa el desempeño del esquema, de conjunto con el controlador de rumbo diseñado en investigaciones precedentes.
Open Access
Algroitmo de navegación asistida en presencia de perturbaciones para el HRC-AUV
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2019-01-13) Lemus Ramos, Jorge Luis; Hernández Santana, Luis
El desarrollo de sistemas de control de movimiento para vehículos marinos es un tema que motiva diversas investigaciones en todo el mundo. El sistema de navegación constituye la base en la que se centra el control de movimiento y resulta de vital importancia para el buen desempeño de los vehículos. Este trabajo presenta la propuesta de un sistema de navegación asistida basado en el modelo dinámico de un vehículo sumergible autónomo capaz de estimar la intensidad y dirección de las corrientes marinas en el teatro de operaciones. El sistema integra mediciones de sensores inerciales y sistemas de posicionamiento global. Estosse combinan con modelos dinámicos no lineales del comportamiento del vehículo y de las perturbaciones a que se ve sometido a través de un filtro extendido de Kalman. Esta aproximación permite la estimación de las corrientes, las posiciones y las velocidades que constituyen el estado del vehículo en el plano horizontal. También se presentan las derivaciones matemáticas de las ecuaciones que conforman el proceso de estimación. El comportamiento del sistema se evalúa mediante pruebas de simulación que permiten validar su desempeño a partir de modelos matemáticos y conjuntos de datos tomados de sesiones de experimentos desarrolladas con un prototipo.
Open Access
Aplicación SCADA para la monitorización del sistema eléctrico aislado “Cayo Santa Maria”
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2018-09-25) Samada Rigó, Sergio Emil; Martínez Laguardia, Alain Sebastián
La monitorización y control de todo proceso industrial en la sociedad actual constituye un requisito indispensable para lograr una eficiente productividad. Particularmente para los sistemas eléctricos, tanto aislados como sincronizados con una red, el tema ha cobrado gran auge, debido a la evolución de estos hacia redes inteligentes. Este trabajo se enmarca en el diseño de un sistema SCADA que integre la central de generación y la subestación eléctrica, de forma flexible hacia los proyectos futuros y que permita mejorar la operación del sistema eléctrico aislado Cayo Santa Maria. El diseño se llevó a cabo utilizando la plataforma de desarrollo Eros, versión 5.9 y para la adquisición de las variables de campo se manejó el protocolo Modbus y el estándar OPC. Como parte de este sistema además se diseñó la red de comunicaciones entre los objetivos tecnológicos a nivel físico, se programó un cliente web para la monitorización de los parámetros del SCADA desde la red corporativa y se agregaron las variables más significativas al supervisor ION Enterprise que opera el Despacho Provincial de Carga. Como resultado, la solución obtenida supone un ahorro económico considerable, satisface los requerimientos funcionales y de operación preestablecidos, y brinda una elevada flexibilidad frente a posibles modificaciones futuras.
Open Access
Análisis de imágenes multiespectrales de sembrados de caña de azúcar adquiridas con vehículos aéreos no tripulados
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2018-09-25) Kharuf Gutiérrez, Samy; Hernández Santana, Luis; Aday Díaz, Osmany de la Caridad
En la última década, el perfeccionamiento de los sensores remotos ha potenciado el progreso de la agricultura de precisión (AP). La misma es un concepto agronómico de gestión de parcelas, que hace uso de la variabilidad espacial y temporal en los sembrados, utilizando múltiples tecnologías en conjunto con Sistemas de Información Geográfica (SIG). Entre las herramientas que emplea la AP está la fotogrametría multiespectral, la cual posibilita realizar el cálculo de los índices vegetativos, que permiten obtener de forma rápida y altamente fiable una amplia información de los cultivos. En este trabajo se desarrollan procedimientos para la toma y procesamiento de imágenes multiespectrales aéreas, basados en vehículos aéreos no tripulados (VANT); con el fin de obtener índices vegetativos que se correlacionen con parámetros vitales para la agricultura cañera tales como la densidad, vigor vegetal, nivel de madurez y aprovechamiento de los fertilizantes aplicados. En este trabajo se utiliza el VANT 3DR RTF X8+, una cámara multiespectral Parrot Sequoia y los software Pix4D Mapper Pro, Agisoft Photoscan y QGIS. Se evaluaron los resultados obtenidos con los tres software anteriormente mencionados, estableciéndose una comparación en cuanto a su facilidad de uso, tiempo de procesamiento, calidad visual del producto y costo de la licencia.
Open Access
Mejoras en sistema SCADA para la operación automática de carga en grupos electrógenos Hyundai
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2017-06-20) Valdivia de Armas, Julián Javier; Izaguirre Castellanos, Eduardo
Para garantizar la generación eléctrica del polo turístico de Cayo Santa María se cuenta con una Central Eléctrica compuesta por una batería de motores fuel oil Hyundai gobernado por un sistema SCADA propietario, el cual no se explota al máximo de sus potencialidades, sobre todo en lo relacionado con el manejo de la carga del sistema. Gracias a los resultados de este trabajo se logra la operación automática en el manejo del porciento individual de carga de los generadores, se crea un novedoso procedimiento para la operación del grupo electrógeno, y la concepción de nuevas interfaces gráficas de usuario del SCADA, lográndose funcionalidades adicionales que permiten realizar una mejor gestión del mismo. En este sentido se desarrolla la modificación al sistema de gestión de carga de los generadores sobre un proyecto SCADA de cuatro motores de tecnología Hyundai de 1,7 MW de potencia, con la incorporación de un grupo de variables para su gestión. Se realiza la reorganización de los mímicos del SCADA para el sistema de control de la carga de los generadores acorde a las necesidades de operación y de manejo del personal, con lo cual se amplía el espectro de operación del sistema en su conjunto. Con las modificaciones propuestas se incorporan nuevas variables al SCADA y al proyecto del PLC que no estaban contempladas en el proyecto original del fabricante, y que resultaron vitales para realizar la modificación de la operación. Son reestructurados, entre otros, el tratamiento de eventos y marcas de memoria para el manejo de la carga de los generadores, así como son identificadas las variables implicadas en el proyecto para la transmisión de las variables eléctricas y se crean otras que garantizan mayor seguridad en el proceso de generación.
Open Access
Calibración metrológica de los sistemas de medidas
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2015-06-20) Veitia Alvarez, Emerita; Izaguirre Castellanos, Eduardo
La calibración de los instrumentos y sistemas de medida, es un tema de gran interés hoy en la rama de la metrología. Aspectos importantes como el establecimiento de los modelos matemáticos, la determinación de los errores y de la incertidumbre de la medición constituyen temas importantes en el mundo de los metrólogos. En este contexto, este trabajo de investigación consiste en la propuesta de una nueva instrucción con la metodología para la realización de las calibraciones de los sistemas y cadenas de medida y el cálculo de la incertidumbre asociada al proceso de medición, que tienen en cuenta algunos requisitos tales como la influencia de la deriva de los patrones, la selección del factor de cobertura “k”, la determinación de la función de distribución asociada, y otros asociados a la toma de datos; aspecto novedoso, pues la que actualmente se utiliza en ATI adolece de estos análisis. En tal sentido se realiza una revisión de la bibliografía especializada dentro del objeto de investigación, se proponen modificaciones al proceder para la calibración y la determinación de la incertidumbre de la medición de los sistemas y cadenas de medida y se propone un algoritmo para el procesamiento de los datos de manera computarizada.
Open Access
Sistema remoto de supervisión y ajuste de autopiloto de vehículo autónomo subacuático
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2011-06-20) Rodríguez Pérez de Alejo, Yidier; Hernández Santana, Luis
En los últimos años, los vehículos autónomos subacuáticos (AUVs, Autonomous Underwater Vehicles) han tenido un gran avance como herramienta para la exploración y navegación submarina. Para Cuba, contar con este tipo de tecnología para investigación y explotación de sus recursos marinos es una cuestión de gran importancia económica y científica. Por ello, científicos cubanos asumen el reto de desarrollar un AUV. En este trabajo se exponen los resultados alcanzados en el desarrollo del sistema remoto de supervisión y ajuste de autopiloto del vehículo cubano HRC-AUV. Para el desarrollo de SharkSoft se parte del estudio de algunas herramientas de características similares ya implementadas por instituciones y empresas lideres en el desarrollo de AUVs. A partir de las exigencias funcionales solicitadas se realiza un diseño cuidadoso de todo el sistema. En la implementación del sistema se desarrollan varios componentes gráficos que permiten visualizar la información sensorial en un ambiente agradable y de fácil entendimiento. Para el ajuste del autopiloto se implementa una interfaz dedicada desde la que se pueden cambiar las ganancias de los controladores. Las interfaz de planificación de misiones incorpora un mapa georeferenciado sobre el que se pueden dibujar fácilmente los puntos de camino y trayectorias que se desea tome el vehículo. Algunos resultados obtenidos durante pruebas reales en el mar y que demuestran las potencialidades de SharkSoft son mostrados.
Open Access
Control de trayectoria en espacio de tareas para un simulador paralelo de 3 grados de libertad
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2014-06-20) Urquijo Pascual, Orlando; Hernández Santana, Luis
El uso de estructuras robóticas paralelas ha sido extendido en múltiples aplicaciones, tanto industriales, médicas, como para ocio y entretenimiento. Esto es debido principalmente a las ventajas que presentan sobre los robots serie para realizar cierto tipo de actividades. El control de estos equipos, se ha convertido en un reto para la comunidad científica internacional, debido al alto acoplamiento existente entre sus articulaciones actuadas, las incertidumbres mecánicas del sistema y el efecto de las no linealidades y perturbaciones externas. El control de trayectoria en el espacio de tareas, ha sido tratado específicamente por una gran cantidad de autores, proponiéndose estrategias tanto lineales como no lineales con el objetivo de mejorar el desempeño de estructuras paralelas en aplicaciones donde el seguimiento de trayectoria es deseado. El trabajo que se presenta consiste en proponer una estrategia de control en el espacio de tareas para mejorar el rendimiento en seguimiento de trayectoria de un robot paralelo de tres grados de libertad. El principal aporte de este trabajo viene dado en la simplicidad de la estrategia utilizada, además de obtener buenos resultados sin la necesidad de realimentar la velocidad y aceleración del sistema. Para validar la propuesta se realizan experimentos utilizando softwares de simulación y pruebas experimentales con el robot caso de estudio, las cuales demuestran la efectividad de la estrategia de control planteada.
Open Access
Control de vehículo aéreo autónomo basado en modelo dinámico
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2011-06-20) Pineda Bombino, Luis Mariano; Hernández Santana, Luis; Martínez Jiménez, Boris Luis
Los vehículos aéreos autónomos han sido un área de investigación a la que se ha prestado gran interés por muchos años. Actualmente, prestigiosas universidades y centros de investigación, tanto privados como públicos, se encuentran investigando y desarrollando vehículos aéreos autónomos. Dada las disímiles aplicaciones que poseen los aviones autónomos es de interés del centro Mecatronics y del Grupo de Automatización Robótica y Percepción (GARP) el desarrollo e implementación de autopilotos para estos vehículos. Estos autopilotos se implementan utilizando tecnología de bajo costo. El siguiente trabajo aborda los pasos a seguir para obtener los lazos de control de estabilidad, rumbo y altura en estos aviones. Estos pasos incluyen el modelado analítico e identificación experimental, volición del modelo analítico obtenido y la sintonía de reguladores basado en modelo. Específicamente, se obtienen los modelos de los aviones N606LS y CV10CT, se realizan pruebas experimentales para validar dichos modelos y se sintonizan reguladores convencionales basados en los modelos obtenidos. Mediante pruebas reales se ponen a punto los controladores previamente sintonizados para el avión N606LS y quedan validados, de forma práctica, los pasos a seguir para el desarrollo de vehículos aéreos autónomos con reguladores clásicos sintonizados a partir de modelos analíticos.
Open Access
Diseño de sistema SCADA para la supervisión de grandes consumidores de energía eléctrica
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2011-06-22) Padrón Ramos, José Omar; Ballesteros Horta, Roberto Luis
El trabajo que se presenta en este informe, surge de la necesidad de supervisar en tiempo real el gasto de energía eléctrica de los grandes y medianos consumidores en la provincia de Villa Clara, con el fin de ahorrar este portador energético. Para dar resultados concretos a este problema se diseñó un sistema SCADA con características específicas para variables eléctricas, e inherente a esto, se creó el diseño de la red de comunicación para llevar la información desde los sensores hasta el centro de gestión. Sistemas similares se han desarrollado con fuerza en la última década, fundamentalmente en Europa y Estados Unidos, pues ha crecido el interés de las compañías eléctricas nacionales y los usuarios de tener un control más riguroso sobre el consumo eléctrico, debido al alza de sus costos. Como parte del trabajo se crea además un prototipo experimental, con el objetivo de validar el diseño propuesto. Este prototipo estuvo en fase de pruebas durante algunos meses, durante los cuales supervisó el estado energético de la Facultad de Ingeniería Eléctrica, y de la empresa “TRASVAL S.A.” en la ciudad de Santa Clara, reafirmando con objetividad la certeza de los resultados esperados.
Open Access
Estrategia de control para la presión en el tope de la torre fraccionadora T – 102 de la refinería de petróleo Camilo Cienfuegos
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2013-06-21) Herrera García, Lisdan; Martínez Jiménez, Boris Luis
En este trabajo se propone una estrategia de control para el lazo de presión en la torre fraccionadora T–102 de la refinería de petróleo “Camilo Cienfuegos”, debido al incorrecto funcionamiento de la estrategia existente y su ineficacia en mantener un control estable de la presión en el tope de la columna. Para cumplir el objetivo se analizaron varios esquemas de control de la presión apropiados a las características de operación y al diseño de la columna. Como resultado, se seleccionó la estrategia “Control de la tasa de enfriamiento con aire” por su aplicabilidad, criterios operacionales y su factibilidad de implementación. Posteriormente, se llevaron a cabo dos identificaciones del sistema, una en base a la respuesta ante una entrada escalón y otra a partir de datos recogidos durante el funcionamiento de la planta. A partir de los modelos obtenidos se realizaron ajustes a reguladores PI, seleccionando el más adecuado para obtener un buen desempeño en el control de la presión. Como resultado de la simulación se comprueba que la estrategia seleccionada satisface las características funcionales y de implementarse se obtendría un mejor rendimiento y estabilidad en las condiciones operacionales de la columna T – 102.
Open Access
Modelado dinámico de un vehículo autónomo subacuático
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2013-06-21) Valeriano Medina, Yunier; Hernández Santana, Luis
El desarrollo de los vehículos autónomos subacuáticos es un tema de gran interés en la comunidad cientíﬁca internacional. Aspectos como el modelado, la simulación y el control son hoy en día temáticas en las que se investiga. El trabajo que se presenta consiste en determinar un modelo dinámico no lineal de seis grados de libertad que represente las principales características dinámicas del vehículo subacuático HRC−AUV , y que incluya el efecto de las perturbaciones marinas, a partir del cual se obtengan estructuras lineales que puedan utilizarse en el ajuste de controladores de rumbo y profundidad. En tal sentido, se enuncian y validan las ecuaciones dinámicas del vehículo, se obtiene el modelo no lineal mediante la aplicación de un procedimiento analítico y semiempíırico complementado con un conjunto de pruebas y experimentos que se realizan en el mar, derivándose modelos lineales que se utilizan en el diseño de distintas estructuras de control. La validez de los modelos se constata mediante simulación y pruebas experimentales, que permiten corroborar la efectividad del comportamiento de las representaciones matemáticas obtenidas y el desempeño de los sistemas de control
Open Access
Sistema de alarma para el supervisor de la subestación Santa Clara 110 kV
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2012-06-21) Moret Fernández, Dora; Ballesteros Horta, Roberto Luis; Rodríguez Rodríguez, Héctor
A nivel mundial con la aparición de los dispositivos electrónico inteligentes (IEDs) ha surgido la tendencia de automatizar las subestaciones eléctricas. En Cuba a raíz de la revolución energética se adquieren nuevas tecnologías, ejemplo de ellos son estos dispositivos. Se realiza un programa de automatización para las subestaciones, entre las que se encuentra la subestación Santa Clara 110 kV, objeto de este trabajo. Esta subestación cuenta con un sistema supervisor incompleto, porque visualiza solamente los datos de la red, carece de un sistema capaz de mantener alerta al operador sobre el estado de la misma. Por esta razón este trabajo consiste en el desarrollo de un sistema de alarma para el supervisor, el cual plantea una metodología, que incluye las llamadas alarmas complejas. En el análisis de la problemática se tienen en cuenta algunos históricos de la subestación, para obtener la relación entre las variables, que permite el diseño de las alarmas complejas, mediante la utilización del instrumento virtual para procesos (VIP) en la interfaz Designer del SCADA ION Enterprise. La finalidad de este sistema de alarma es conocer el estado de la red por parte del operador y una vez aplicada la metodología hacer extensiva la sistematización sobre el conocimiento de estas alarmas, que trae consigo mejoras económicas y ambientales.
Open Access
SCADA para la infraestructura hidráulica de la ciudad de Santa Clara
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2016-06-21) Brito Barroso, Samy; Ballesteros Horta, Roberto Luis
La rehabilitación y modernización que se acomete en las infraestructuras hidráulicas de las principales ciudades del país, necesita el desarrollo de tecnologías que apoyen el correcto funcionamiento de esta y posibilite el ahorro de importantes recursos como son el agua y la energía eléctrica. Se toma como caso de estudio la red de abasto de agua a la ciudad de Santa Clara que se rehabilitará en un período de tres años a partir del 2016. La tecnología propuesta a instalar garantiza la correcta adquisición de las principales variables. Se diseña la red de comunicación entre las diferentes estaciones que conforman la infraestructura y el puesto de mando de la empresa de acueducto. La decisión de realizar un SCADA en software libre viene determinada por el alto costo de licencia para operar con software propietario. La aplicación de este trabajo logra una mejor explotación de los equipos ya existentes, así como una respuesta más rápida ante cualquier avería, además es aplicable a cualquier red de abasto en otra ciudad.
Open Access
Desarrollo de técnicas de ﬁltrado de las olas para la navegación y el control de un AUV
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2014-06-21) Garcia Garcia, Delvis; Hernández Santana, Luis
Desde hace varios años, los Vehículos Autónomos Subacuáticos (AUVs, Autonomous Underwater Vehicles) han tenido un gran auge debido a las ventajas que brindan para la exploración y navegación submarina. Para Cuba, resulta importante desde el punto de vista económico y cientíﬁco poder contar con este tipo de tecnología. En este sentido, desde el año 2009 cientíﬁcos cubanos han asumido el reto de desarrollar un AUV totalmente de factura nacional denominado HRC-AUV. En este trabajo se exponen los resultados alcanzados en el desarrollo de técnicas para ﬁltrar el efecto de las olas sobre el sistema de control del HRC-AUV. Tanto para el lazo de control de rumbo como el de profundidad del vehículo, se brindan dos alternativas de ﬁltrado. La primera es un observador pasivo diseñado mediante la técnica de ubicación de polos y la segunda se basa en las ecuaciones del Filtro de Kalman. Para los diseños se utilizan modelos lineales del movimiento del vehículo y de manera inusual se utiliza una aproximación lineal de la perturbación. Con ambas técnicas se obtienen resultados de ﬁltrado similares, sin embargo, el observador pasivo presenta ventajas en cuanto a sintonización e implementación. Mediante simulaciones se evalúa el desempeño de cada algoritmo, así como el resultado de la implementación en lenguaje C de los ﬁltros seleccionados para ser evaluados en futuros experimentos reales.
Open Access
Algoritmo matemático para el cálculo de la dinámica de vehículos terrestres en tiempo real
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2011-06-21) Pérez Ramos, Yandy; Rubio Rodríguez, Ángel Ernesto
En las últimas décadas los simuladores de vehículos terrestres han alcanzado gran relevancia, simultáneamente a esto se puede decir que la dinámica vehicular que en ellos está presente representa un tema de creciente interés científico, económico y social, ya que buena parte de estas investigaciones van encaminadas al desarrollo de entrenadores de conductores. En la presente investigación se han desarrollado varios algoritmos matemáticos para calcular la dinámica de un vehículo terrestre, los mismos se han programado en Matlab y en C, obteniéndose algoritmos que se desempeñan en tiempo real y que se aproximan con buena exactitud al comportamiento de un vehículo real. Los cálculos que realizan los algoritmos permiten generan señales que pueden ser tomadas como referencia para el mundo virtual y para el control de trayectoria de la plataforma de simulación. Se ha evaluado el desempeño de los algoritmos en tiempo real, lo cual permite determinar el más adecuado según las prestaciones del sistema de cómputo disponible. El empleo de una técnica de modelado propia, en contraposición con el uso de un programa de simulación comercial, implica alcanzar un conocimiento del sistema más profundo. Dentro de este planteamiento, se eligió principalmente el modelado dinámico, el cual utiliza las leyes físicas que rigen el mundo virtual, aunque existen determinados subsistemas que son modelados mediante funciones analíticas empíricas.
Open Access
Control por modo deslizante basado en proxy de una plataforma con tres grados de libertad
(Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática y Sistemas Computacionales, 2013-06-21) Prieto Entenza, Pablo José; Rubio Rodríguez, Ángel Ernesto; Hernández Santana, Luis
Los robots paralelos se utilizan en diversas aplicaciones donde se aprovechan sus disímiles ventajas: elevada fuerza, precisión y repetitividad. Son conocidos sus problemas en cuanto a limite de área de trabajo, singularidades mecánicas y complejidad estructural; lo cual complica su modelado y control. No obstante, para aplicaciones como los simuladores de conducción y vuelo, que requieren mover elevadas cargas con relativa precisión y no necesitan un ´área de trabajo muy grande, son las estructuras ideales. Para el correcto funcionamiento de los robots paralelos se requieren un constante control del posicionamiento de los elementos activos del sistema, que gobiernan la movilidad del mismo. Las complejas no linealidades del sistema, discutan aún más su desempeño. El Grupo de Automática Robótica y Percepción (GARP) tiene la tarea de desarrollar estrategias de control para sistemas no lineales aplicados en robots paralelos, esta vez, controles no lineales debido a las ventajas de los mismos. En este trabajo son expuestos criterios seguidos para el uso de estrategias de control en modo deslizante (SMC) por la efectividad del mismo ante elementos altamente no lineales. Se hace énfasis en las limitaciones del control deslizante y por ende en la necesidad de buscar variantes del mismo para resolver su principal problema, el chattering que deteriora su desempeño en la práctica. Son descritas, a lo largo de la tesis, las diferentes variantes para resolver y eliminar este fenómeno, donde se hace énfasis en una variante llamada Control por modo deslizante basado en proxy (PSMC) que combina las ventajas de Control en modo Deslizante y del PID. Algunos resultados obtenidos durante pruebas experimentales y simulación demuestran las ventajas de dicho algoritmo de control