Artículos - Departamento de Control Automático.

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En esta colección están depositados los artículos científicos publicados por personal afiliado al Departamento de Control Automático.

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    Sistema de información geográfica para la agricultura cañera en la provincia de Villa Clara
    (2019) Pérez García, Carlos Alejandro; Pérez-Atray, Jorge Javier; Hernández Santana, Luis; Gustabello Cogle, Robby; Becerra-de Armas, Everaldo; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Departamento de Control Automático
    El empleo de los Sistemas de Información Geográficos en ramos como la agricultura brindan el soporte para aumentar la eficiencia de las tareas de cultivos. Específicamente en la agricultura cañera, estos permiten analizar diversas fuentes de información geográfica disponibles en la actualidad, como son: las imágenes aéreas y los datos de cosecha de las maquinarias agrícolas; lo que posibilita la obtención de indicadores productivos que sienten las bases para la aplicación de técnicas avanzadas de cultivo. El objetivo del presente trabajo es proponer un Sistema de Información Geográfica basado en el software libre QGIS para la aplicación de nuevas técnicas de gestión de parcelas en la provincia de Villa Clara. Como resultado de esta investigación se obtuvo una plataforma integradora de la información espacial relacionada con las áreas de cultivo de la caña de azúcar de la provincia, de conjunto con los datos de cosecha proporcionados por las novedosas maquinarias agrícolas que se han venido importando al país desde hace algunos años. Con base a esta información y de conjunto con geoalgortimos presentes en QGIS fue posible la obtención de indicadores productivos que sustenten la toma de decisiones administrativas y la planificación de futuras contiendas.
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    DidaPlat: plataforma robótica de bajo costo con 3 GDL para fines educativos
    (2019-11) Navarro Noa, Leonardo; Ávalos García, Julio Javier; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Control Automático
    El avance tecnológico y el desarrollo en el campo de la robótica han hecho de los robots un factor indispensable para el progreso de la humanidad y su propia educación. En tal sentido esta investigación presenta la creación de un prototipo de robot paralelo de tres grados de libertad que pueda ser empleado como medio de enseñanza, con un enfoque de bajo costo y la posibilidad de seguimiento de trayectorias. El robot es diseñado teniendo en cuenta las tendencias actuales presentes en la literatura especializada, demostrándose la novedad del tema. Por otro lado, se obtienen las ecuaciones de la cinemática inversa del robot creado que son validadas tras realizar las pruebas experimentales. El hardware que forma parte del control del robot, así como del procesamiento de los datos, cumple satisfactoriamente con los requisitos que exige el sistema desarrollado. La interfaz creada para el manejo del robot posee tres modos: Automático, Manual y Trayectorias Preprogramadas, que permiten operar la plataforma de diferentes formas. Las pruebas experimentales se desarrollaron para cada uno de los modos de operación y se validaron por medio de la medición del alabeo y el cabeceo a través de una Unidad de Medición Inercial.
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    Inverse dynamic control of a 2-DOF driving simulator platform
    (2018-03-30) Ávalos García, Julio Javier; Izaguirre Castellanos, Eduardo; Hernández Santana, Luis; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Control Automático
    El modelado dinámico de mecanismos robóticos constituye la base para el diseño del Control. En este trabajo se halla una ecuación dinámica de una Plataforma de Simulación de Conducción basada en un mecanismo Paralelo de 2 GDL usando el método de Newton-Euler. El modelo propuesto presenta características dinámicas desacopladas, por lo que se reduce considerablemente la complejidad al diseñar el Controlador. Para lograr el desempeño deseado del sistema se implementa la estrategia de Control por Modelo Dinámico Inverso acompañada por un Controlador PD en el espacio Cartesiano. El control Cartesiano brinda un correcto posicionamiento del elemento final de acuerdo con las especificaciones deseadas en el Espacio de Tareas. La estrategia de control propuesta es simulada en MATLAB, donde los resultados muestran que el diseño del Control para el Simulador es adecuado al desarrollar diferentes situaciones de conducción según las especificaciones físicas del sistema.
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    Navigation system with adaptive disturbances compensation for an autonomous underwater vehicle
    (2019-10-01) Garcia Garcia, Delvis; Peña Martin, Jorge; Valeriano Medina, Yunier; Hernández Santana, Luis; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático
    In this paper is presented an adaptive observer based on gain-scheduled principle as a core in the navigation system of an Autonomous Underwater Vehicle (AUV) moving in the horizontal plane. The estimated wave-frequency motions are removed from the measurements and the resulting smoothed signals are sent as feedback to the heading controller for horizontal motions control. As an important improvement, the adaptive capabilities are obtained setting the observer gains as function of the wave frequency, which represents the sea states. The wave encounter frequency is estimated using an algebraic approach with good results. Simulation results show an excellent performance of the observer and the resulting horizontal motioncontrol system of the vehicle.
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    Wave disturbance compensation for AUV diving control in shallow water environment
    (2020-01-15) Garcia Garcia, Delvis; Valeriano Medina, Yunier; Hernández Santana, Luis; Martínez Laguardia, Alain Sebastián; Martínez Espinosa, Yuniesky; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático
    Autonomous underwater vehicles operating near the surface are subject to significant disturbances due to wave motion. In order to counteract the oscillatory effect of the waves in the actuators systems it is critical to remove it from the feedback lopp.
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    Modeling faults of quadcopter aerial vehicle using petri nets
    (2019-06-30) Abreu López, Ailet; Izaguirre Castellanos, Eduardo; Abreu García, José Rafael; Bravo Cortes, Julio César; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático
    The development of models focused on the detection and diagnosis of failures in autonomous aerial vehicles, constitutes a novel subject, where for this application context the complexity of the algorithms and sensorial systems on board of these vehicles constitutes a challenge. In this field Petri Networks are used as a tool for fault detection given the facilities they provide for the modeling of complex systems in terms of their graphic representation and offering a simple solution. In this investigation a fault model is developed that allows the detection of faults based on Petri Nets applied to an air vehicle type Quadcopter, this model allows to determine the possible existence of off-line faults for this type of aerial vehicle, through the analysis of the data coming from the flight controller and measurements of the sensors on board. It is shown that the model satisfies the properties established for the verification of models with Petri Nets using two of the methods; reachability tree and state equation
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    Interfaz gráfica en MatLab para el cálculo de criterios de bondad de ajuste
    (2016-01) Abreu López, Ailet; Abreu García, José Rafael; Iglesias Navarro, Iván; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático
    El proceso de identificación de sistemas conlleva a un paso final inevitable de validación de los modelos obtenidos, tarea que precisa de la experiencia acumulada del investigador. Con el objetivo de mejorar dicho proceso se lleva a cabo el presente trabajo, que se describe a continuación, en el que se desarrolló una interfaz gráfica capaz de calcular y mostrar criterios numéricos que miden la bondad de ajuste, para apoyar al proceso de selección de las estructuras identificadas, tales como: Cuadrados medios del residuo (o del error), Criterio de información de Akaike, Criterio de información bayesiano y Coeficiente de determinación. Por otro lado se describen las pruebas realizadas para la validación de la efectividad de la interfaz, evidenciando muy buenos resultados en su funcionamiento. Se realizaron pruebas con datos reales, obtenidos del proceso de floculación de una planta de tratamiento de residuales de le refinería “Camilo Cienfuegos” en la ciudad de Cienfuegos, Cuba.
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    Empleo del software SMS para la gestión de las cosechadoras cañeras CASE IH A8000
    (2018-10) Pérez García, Carlos Alejandro; Gustabello Cogle, Robby; Hernández Santana, Luis; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático
    El aumento de la efciencia de las operaciones agrícolas constituye una necesidad en el contexto medioambiental actual. A causa de ello el Grupo Empresarial AZCUBA, se ha dado a la tarea de introducir, en sus Empresas Azucareras, maquinarias de elevada tecnología como son las cosechadoras cañeras Case IH A8000. Estas se encuentran entre las maquinarias líderes de su tipo, proporcionando una elevada efciencia y disponibilidad para la aplicación de Sistemas Avanzado de Gestión Agrícola. Todo ello respaldado en un novedoso paquete tecnológico, que no ha sido utilizado en su totalidad por la Empresa Azucarera Cubana hasta la fecha. El presente trabajo muestra las potencialidades del software Spatial Management System para la gestión de estas máquinas, a partir de la generación de informes y mapas de rendimiento. La generación de los mismos, tiene como base la información registrada por tres cosechadoras Case IH A8000 en un estudio de caso en el Central Azucarero Héctor Rodríguez de la provincia de Villa Clara.
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    Sistema de navegación inercial para un AUV en presencia de corrientes marinas
    (2018-05) Hernández Santana, Luis; Valeriano Medina, Yunier; Lemus Ramos, Jorge Luis; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático; Empresa de Tecnologías de la Información y la Automática (ATI)
    Un AUV es un submarino que porta consigo una fuente de energía y unidad de cómputo. El HRC-AUV es un prototipo desarrollado por el “Centro de investigación y Desarrollo Naval” (CIDNAV) para la exploración del fondo marino. En este trabajo se presenta la implementación de un sistema de navegación basada en el modelo dinámico no lineal del HRC-AUV que permite la estimación de la magnitud y dirección de las corrientes en el teatro de operaciones mejorando los resultados de la navegación. Los resultados se validan mediante simulación a partir del modelo matemático de 6 grados de libertad (GDL) del HRC-AUV y utilizando conjuntos de datos obtenidos en sesiones de experimentos con el vehículo.
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    Guidance scheme for paths without temporary restrictions using the Krick Felix model boat under the influence of sea currents
    (2018) Miranda Jiménez, Leidys; Valeriano Medina, Yunier; Camero-Álvarez, Ángel A.; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático
    Los vehículos autónomos de superficie están compuestos por un sistema de guiado, un sistema de navegación y un sistema de control, el primero de ellos juega un papel vital en el cumplimiento de misiones sin intervención humana. Este artículo presenta el diseño de un esquema guiado, formado por un controlador I –LOS, que tiene como finalidad lograr la convergencia y el seguimiento preciso de caminos rectos, a pesar de la presencia de las corrientes marinas. El ajuste de las ganancias del controlador se realiza de acuerdo con las características del vehículo y la geometría del camino a seguir. El algoritmo de guiado propuesto se evalúa mediante una simulación, con resultados favorables.
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    Dynamic model of 6 DOF for a Catamaran
    (2018) Oria-Aguilera, Homero Javier; Valeriano Medina, Yunier; Hernández Santana, Luis; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático
    La necesidad de expandir la explotación y preservación de los recursos marinos aumenta el interés en los vehículos de superficie marina. Temas tales como modelado, simulación y control ahora son líneas de investigación abiertas. En esta investigación se trata de un modelo dinámico no lineal de seis grados de libertad, que representa las características dinámicas principales de dos catamaranes de casco. El efecto de los factores ambientales está incluido. El modelo se ha obtenido con el propósito de desarrollar un simulador de entrenamiento para este buque. En este trabajo se definen las ecuaciones que representan la dinámica del vehículo a partir del cual se obtiene el modelo no lineal aplicando un método analítico y semi empírico. La validez del modelo se encuentra mediante simulación usando MATLAB Simulink.
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    DEPTHWAVE: aplicación para la simulación gráfica del comportamiento del mar
    (2019-01) Milián-Morón, Omar; Valeriano Medina, Yunier; Oria-Aguilera, Homero Javier; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático
    Ofrecer herramientas que faciliten la capacitación del personal especializado, la planificación estratégica y la predicción eficiente en la industria marítima representa enormes ventajas al reducir sustancialmente la utilización de prototipos físicos. El desarrollo de un sistema con estas características impone como desafío la necesidad de contar con una representación del entorno marino, debido a que los movimientos de la embarcación son inducidos mayormente por el oleaje, fenómeno natural complejo, que cambia continuamente a causa de la velocidad del viento y otros factores. En el presente trabajo se presenta la aplicación DEPTHWAVE desarrollada con la distribución de software libre del motor gráfico OGRE3D, y basada en la implementación de un método matemático fundamentado en el espectro direccional Pierson Moskowitz con el objetivo de generar y visualizarde forma realista la superficie del mar.
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    Inverse dynamic control of a 2-DOF driving simulator platform
    (2018-03-30) Ávalos García, Julio Javier; Izaguirre Castellanos, Eduardo; Hernández Santana, Luis; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático
    Dynamic modelling is the basic element for controller design of robotics’ mechanisms. In this paper, a dynamic equation of a 2-DOF Parallel Driving Simulator Platform has been derived by the Newton-Euler formulation. The proposed model leads to decoupling dynamic characteristics, in which the complexity of the controller design can be significantly reduced. A model-based Computed-Torque Control strategy with a PD Controller in the Cartesian space is implemented in order to obtain the desired performance of the system. The Cartesian control performs an accurate positioning of the end effector, according to the desired task-space specifications. The proposed control strategy is simulated using the MATLAB software package, where simulation results prove that the designed control motion simulator is adequate to perform different driving situations according with the performance specifications of the system.
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    Remote supervision and control based on wireless technology to operation of central pivot irrigation machine
    (2018-01) Avello Fernández, Lianet; Izaguirre Castellanos, Eduardo; Vidal Díaz, Manuel Luciano; Martínez Laguardia, Alain Sebastián; Hernández Santana, Luis; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático; Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA), Cuba
    The availability of water resources in agriculture is a growing concern throughout the planet. The new technologies of automation and communications ofer a set of solutions for the collection and analysis of information that make possible the decision making in the modern systems of agricultural irrigation. Important steps have been taken in the automation of irrigation systems, focused on the adequate determination of water requirements in crops, which has a positive efect on the saving of energy carriers, water resources, and agricultural productivity. In the present research we propose to perform a real-time control and monitoring system, allowing the operation and remote monitoring of irrigation machines of center pivot. For this, a programmable logic controller and wireless communication technology are used, according with the requirements and characteristics of the context of agricultural application.
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    Remote laboratories for education and research purposes in automatic control systems
    (2013-02) Santana Ching, Iván; Izaguirre Castellanos, Eduardo; Ferre, Manuel; Aracil, Rafael; Hernández Santana, Luis; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Facultad de Ingeniería Eléctrica, Departamento de Control Automatico
    This paper describes the experiences using remote laboratories for education and research in the field of Control Engineering. The use of remote laboratories for education in subjects of control is increasingly becoming a resorted method by the universities in order to offer a flexible service in schedules with greater and better operation of available resources. Nevertheless, for research activities, remote laboratories are not widely used. The aim of this contribution is thereby to apply the experience of remote laboratories in research applications in order to share complex equipments among different researchers. Some experiments are carried out to demonstrate the effectiveness of using remote laboratories in research experiments related to robotic system. The results of the implementation of remote experimentations to control a 3-DOF parallel robot by using Distance Laboratory System (SLD) are exposed. The performance of the system is evaluated by the possibilities and functionality of the proposed remote laboratory platform.
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    Control de trayectoria en el espacio cartesiano de robot paralelo de 2GDL usando modelo cinemático vectorial
    (2017-08) Urquijo Pascual, Orlando; Izaguirre Castellanos, Eduardo; Hernández Santana, Luis; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático
    En este artículo, se implementa un esquema de control en espacio de tareas para un robot paralelo neumático de dos grados de libertad en aplicación industrial de simulador de movimiento con el objetivo de resolver el problema de seguimiento de trayectoria. El sistema de control considera dos lazos en cascada; mediante un lazo interno desacoplado se resuelve el control de posición articular, mientras que un lazo externo implementado en el espacio cartesiano, brinda la solución al problema de seguimiento de trayectoria. La entrada deseada cartesiana es prealimentada de acuerdo a las condiciones especificadas en la implementación digital del control cinemático en espacio de tareas. Se emplea el modelo cinemático vectorial sin necesidad del uso del modelo dinámico del robot. Para demostrar el desempeño del esquema de control propuesto, se presentan los resultados experimentales obtenidos a través de varios experimentos realizados con el robot paralelo de dos grados de libertad accionado neumáticamente. Estos resultados confirman la respuesta esperada ante seguimiento de trayectoria demostrando un buen desempeño del sistema.
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    Web client and SCADA applications for monitoring the “Cayo Santa María” isolated electric system
    (2018-10-01) Martínez Laguardia, Alain Sebastián; Samada Rigó, Sergio Emil; Pozo Mederos, Osniel; Universidad Tecnológica del Perú. Departamento de Electronica; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática
    In modern society, monitoring and control every industrial process are essentials requirements to achieve an adequate efficiency. This work is focused on the implementation of a Supervisory Control and Data Acquisition [SCADA] system integrating the generating groups and the electric substation of the “Cayo Santa María” isolated electrics y stem located in Cuba. For its design, we employed the Eros development platform on its version 5.9 and we collected the field variables via the Modbus protocol and the OPC standard. We also defined the communicatons network between the technological targets at the physical level by configuring a report system with the most relevant measurements and we coded a web client to monitor the SCADA parameters from the cooperative network. The obtained solution entails to considerable economical savings by complaining the pre-established functional and operational requirements; furthermore, it provides a considerable flexibility towards future modifications.
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    Architecture based on open source hardware and software for designing a real-time vehicle tracking device
    (2018-02-23) Castillo Rodríguez, Diony Roely; Martínez Laguardia, Alain Sebastián; Gómez Abreu, Alberto; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Automática
    The usage of real-time tracking systems for vehicles has demonstrated to be a viable and economical option, entailing in more control and management of the fleet, plus the reduction of the logistics costs of companies using them. Since 2006 in Cuba, there is a fleet control and management system employed by almost all the companies, which hire a variant of the service in a differed manner; i.e., the data are not processed in real-time. In this research paper, we propose the design of a device based only on open source hardware/software components allowing the real-time vehicle tracking. Our proposal is suitable for the conditions of the country where it was developed (Cuba), presenting high functionality than other proposals. For the design, we employed an Arduino UNO controller board, an Adafruit FONA808 GPS/GSM module, and other accessories. As per the performed experiments, the proposed hardware/software architecture complies with the operation, configuration, and security requirements to achieve a viable product from the economic and environmental approaches.
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    Análisis de imágenes multiespectrales adquiridas con vehículos aéreos no tripulados
    (2018-06) Kharuf Gutiérrez, Samy; Hernández Santana, Luis; Delgado Mora, Irenaldo; Orozco Morales, Rubén; Aday Díaz, Osmany de la Caridad; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático
    En este trabajo se muestran las experiencias del Grupo de Automatización, Robótica y Percepción (GARP) de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas (UCLV) y de la Estación Territorial de Investigaciones de la Caña de Azúcar (ETICA) en la utilización de un vehículo aéreo no tripulado (VANT) en la fotogrametría multiespectral, específicamente en el mapeo de sembrados experimentales de caña de azúcar. Se realizaron pruebas experimentales con dos de los mejores software de procesamiento de imágenes disponibles en el mercado, Agisoft Photoscan y Pix4D, generándose los ortomosaicos 3D y mapas de índices NDVI (Índice Normalizado Diferencial de Vegetación). Se evalúan ambos programas en cuanto a facilidad de uso, tiempo de procesamiento y calidad visual del producto y se definen las condiciones de vuelo del VANT para un adecuado procesamiento de las imágenes recolectadas con la cámara multiespectral Parrot Sequoia. Los resultados indicaron a Pix4D como el programa más eficiente para realizar los cálculos de índices vegetativos, ya que este incorpora correcciones radiométricas específicas a los ortomosaicos. Se analizaron los resultados alcanzados con agrónomos expertos de la ETICA, realizando comparaciones entre los distintos grupos de imágenes procesadas y la correlación entre los mapas de índices con la variedad de caña sembrada, su edad, los niveles de vigor vegetal y otras variables agrícolas. Los resultados obtenidos demuestran que la respuesta espectral permite discriminar los campos en dependencia de la edad y densidad poblacional por parcelas, pero los mapas NDVI no posibilitan determinar las diferentes variedades sembradas en una misma fecha.
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    Supervisión remota y control basado en tecnología inalámbrica para la operación de máquina de riego de pivote central
    (2018-02-05) Avello Fernández, Lianet; Izaguirre Castellanos, Eduardo; Martínez Laguardia, Alain Sebastián; Hernández Santana, Luis; Vidal Díaz, Manuel Luciano; Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Control Automático; Instituto de Investigaciones de la Caña de Azúcar (INICA)
    La disponibilidad de los recursos hídricos en la agricultura es una preocupación creciente en nuestro planeta. Las nuevas tecnologías de la automatización y las comunicaciones ofrecen un conjunto de soluciones para la recolección y análisis de información que posibilitan la toma de decisiones en los sistemas modernos de irrigación agrícola. Por esta razón, se han dado importantes pasos en la automatización de los sistemas de riego, enfocados a la determinación de los requerimientos adecuados de agua en los cultivos, los cual incide positivamente en el ahorro de portadores energéticos, recursos hídricos, y aumento de la productividad agrícola. Este sentido en el presente trabajo se realiza una propuesta de un sistema de control y supervisión en tiempo real, que permite la operación y monitoreo remoto de máquinas de riego de pivote central. Para ello se emplea un autómata programable y tecnología de comunicación inalámbrica de acuerdo a las exigencias y características asociadas al contexto de aplicación agrícola.
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