Object manipulation by collaborative autonomous underwater vehicles driven by a model-free second-order sliding mode controller with finite-time convergence

JOSUE GONZALEZ GARCIA (2023, [Artículo])

https://orcid.org/0000-0001-5657-380X

The use of Autonomous Underwater Vehicles (AUV) has expanded in recent years to include them in inspection, maintenance, and repair missions. These missions require the automation of tasks such as autonomous navigation and station-keeping, which are pretty challenging due to the complexity of the vehicle itself and the underwater environment. Traditional control strategies have been used to deal with those problems before, but their performance is limited since they do not consider non-linearities, external disturbances, or model uncertainties. Non-traditional controllers have been explored too, but have shortcomings such as being model-based, parameter-dependant, or so. Additionally, the nature of some objects implies the involvement of multiple vehicles to manipulate them, making the manipulation mission even harder. Collaboration of AUVs is a strong challenge since underwater communications are limited or null. An advanced control strategy dealing with the trajectory tracking and the station-keeping problem would be desirable for simplicity and robustness. If this controller could also help coordinate multiple vehicles without requiring them to communicate with each other, it would make collaborative manipulation tasks reachable. For this purpose, a model-free high-order Sliding Mode Controller (SMC) is presented in this project. Unlike other control approaches, the proposed control strategy achieves finite-time convergence to a practical zero error in a time-base that the user can arbitrarily define. This characteristic will be used to coordinate the navigation of two AUVs to manipulate an object underwater. The performance of the proposed controller was evaluated by numerical simulations and experiments in a semi-Olympic swimming pool and compared with classic and state-of-the-art control strategies regarding trajectory tracking and station-keeping problems. Results have shown that the proposed controller can achieve finite-time convergence of the tracking errors to a practical zero value in the predefined time-base. Results also demonstrated that the convergence time could be arbitrarily selected by the user and achieved by the controller resulting in, as far as the author knows, the first controller with this characteristic for AUVs navigation. The simulations and experiments also showed that the proposed controller outperformed classical and state-of-the-art controllers regarding the Root Mean Square of the tracking errors and energy consumption. Finally, the proposed model-free high-order SMC coordinated two BlueROV2 vehicles in a collaborative manipulation mission without vehicle-to-vehicle communication. Numerical simulation results confirmed that the proposed controller could manage the vehicles to follow a predefined coordinated trajectory to approach, grip, transport, and release an object without communicating with each other.

Doctor of Philosophy In Engineering Science

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN INGENIERÍA DE CONTROL INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA NAVAL VEHÍCULOS SUBMARINOS

Efecto de los sólidos suspendidos volátiles del licor mezclado en el ensuciamiento de las membranas durante la operación de un bioreactor con membranas a corto y largo plazo

Effect of mixed liquor volatile suspended solids on membrane fouling during short and long-ter operation of membrane bioreactor

EDSON BALTAZAR ESTRADA ARRIAGA Petia Mijaylova Nacheva LILIANA GARCIA SANCHEZ (2015, [Artículo])

El objetivo del estudio fue examinar el impacto de diferentes concentraciones de sólidos suspendidos volátiles del licor mezclado en el ensuciamiento de las membranas en un bio-reactor con membranas sumergidas (BRMS)en periodos cortos y largos de operación durante el tratamiento del agua residual. Tres BRMS a escala laboratorio fueron operados bajo condiciones críticas, sub-críticas y condiciones de succión intermitente y retrolavados. En cortos tiempos de operación de los BRMS con concentraciones de licor mezclado de 4,200 y 6,150 mg SSVLM L-1, la resistencia hidráulica de las membranas se comportó de manera similar con un promedio de 5.0E+12 m-1, mientras para una concentración de 7,940 mg SSVLM L-1, su obtuvo una alta resistencia con valores de 1.7E+13 m-1. Los resultados mostraron que con concentraciones altas de biomasa la permeabilidad de las membranas disminuye debido a la formación de una biopelícula en la superficie de las membranas y a la presencia de Sustancia Poliméricas Extracelulares (SPE).

The aim of this study was to examine the impact of different Mixed Liquor Volatile Suspended Solids (MLVSS) concentrations on membrane fouling, in a submerged Membrane Bioreactor (MBR) at short and long-term MBR operation for wastewater treatment. Three laboratory-scale in a submerged MBR system were operated under critical flux, sub-critical flux, and an intermittent suction time and backwashing conditions. At short-term MBR operation with mixed liquors of 4,200 and 6,150 mg MLVSS L-1, the hydraulic resistance of membranes followed a same trajectory with averages of 5.0E+12 m-1, whereas for 7,940 mg MLVSS L-1, a high resistance of up to 1.7E+13 m-1 was obtained. The result showed that high biomass concentrations decreased to permeability due to a bio-layer formed in the membrane surface and high Extracellular Polymeric Substance (EPS).

Biorreactores Sólidos suspendidos volátiles INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Sistema de visión para detección de fallas de calidad en la identificación de etiquetas en una línea de producción del giro automotriz

Vision system for the detection of quality failures in the identification of labels in an automotive production line

José Rodrigo Hernández Laguna Jorge Adan Romero Guerrero CAROLINA RETA CASTRO (2023, [Artículo])

Este artículo presenta la implementación de un sistema de visión para la detección de fallas en la identificación de etiquetas en una línea de producción de motores eléctricos de confort para vehículos. Anteriormente, la línea de producción dependía completamente de la inspección visual realizada por un operador. La solución propuesta considera tanto los aspectos técnicos del sistema de visión como otros factores clave para asegurar la calidad del proceso, como: las políticas de aseguramiento de calidad de las normas automotrices vigentes en México (IATF 6949:2016 e ISO9000), la mejora continua, la estadística, la ergonomía y la estandarización de procesos. Los resultados demuestran el éxito de la implementación. El sistema demostró ser efectivo al identificar las fallas de manera precisa; se logró una reducción significativa en el número prioritario de riesgo en el análisis y modo de efectos de falla; y se logró una reducción en la estadística de fallas internas y con el cliente, de 2021 a 2022.

Sistema de visión Análisis y modo de efectos de falla Inspección de defectos Industria automotriz Vision system Analysis and failure effects mode Defect inspection Automotive industry INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Inferencia de estructuras vorticosas del flujo que pasa alrededor de un obstáculo, mediante un modelo euleriano tridimensional

Cecia Millán-Barrera HERMILO RAMIREZ LEON (2001, [Artículo])

Hace más de cien años, se infirió la existencia de corrientes secundarias basándose en el hecho de que la velocidad máxima en canales se encuentra justo debajo de la superficie libre, y el de la variación cíclica de sólidos suspendidos en la dirección transversal de un canal. A pesar de su aparente debilidad, las corrientes secundarias juegan un papel esencial en la transferencia lateral de cantidad de movimiento, calor y masa en un canal, por tanto, su variación es tridimensional. Asimismo, son responsables en gran parte de las formas de fondo, en flujos con gran contenido de sedimentos suspendidos. En este artículo se presentan los resultados obtenidos con un modelo euleriano tridimensional que incluye la ecuación estadística de la vorticidad.

Vórtices Modelos tridimensionales Turbulencia INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Vermifiltración para tratamiento de aguas residuales industriales y municipales

Lina Cardoso MERCEDES ESPERANZA RAMIREZ CAMPEROS Marco Antonio Garzón-Zúñiga (2011, [Documento de trabajo])

En la ciudad de Cuernavaca existen más de 38 barrancas con un promedio de 8 a 15 km de longitud. En todo el municipio, que comprenden además de la capital del estado, poblados como Ahuatepec, Ocotepec, Santa María, Tetela del Monte o Chipitlán, el número asciende a 80 barrancas. Las barrancas son usadas como drenajes por las comunidades asentadas en las laderas y en las cercanías de los márgenes de las mismas y se utilizan como tiraderos de desechos al aire libre. Se propone el uso de una tecnología de innovación como es la vermifiltración para el tratamiento del agua residual de casas habitación y pequeñas unidades habitacionales que descargan a barrancas y apantles donde no se pueden construir drenajes municipales convencionales. Además, esta tecnología también puede ser utilizada para pequeños efluentes industriales (Q<1 L s-1) lo cual servirá para reducir la toxicidad de sus descargas.

Tratamiento de aguas residuales Efluentes industriales Efluentes domésticos Vermifiltración Informes de proyectos Morelos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Monitoreo de playas prioritarias

NORMA RAMIREZ SALINAS JUAN LEODEGARIO GARCIA ROJAS (2012, [Documento de trabajo])

Se presentan los resultados obtenidos en la prueba, para Enterococos en agua de mar, llevada a cabo en 37 playas de Campeche, Chiapas, Guerrero, Jalisco, Nayarit y Veracruz.

Control de calidad del agua Análisis bacteriológico Agua de mar Campeche Chiapas Guerrero Jalisco Nayarit Veracruz INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Desastres asociados a fenómenos hidrometeorológicos

JOEL FRANCIS AUDEFROY RAYMUNDO PADILLA LOZOYA (2018, [Libro])

Este libro es una contribución de la Red de Desastres Asociados a Fenómenos Hidrometeorológicos y Climáticos (REDESClim) del Programa de Redes Temáticas del Conacyt, la cual tiene por propósito mejorar el conocimiento y la capacidad de respuesta a la variabilidad climática y a las manifestaciones naturales intensas como los huracanes, inundaciones, ondas de calor, sequías y todo tipo de fenómenos hidrometeorológicos que pudieran resultar amenazantes para la sociedad. Por lo anterior, este libro se gestó con la idea de mostrar ese quehacer científico entre especialistas y estudiantes a partir de tres líneas temáticas que inciden en los fenómenos hidrometeorológicos: 1) Las respuestas institucionales y políticas frente a fenómenos hidrometeorológicos; 2) El monitoreo y análisis de fenómenos hidrometeorológicos; 3) Las respuestas sociales a eventos hidrometeorológicos en zonas costeras.

Hidrometeorología Desastres Vulnerabilidad CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Testing innovations for adoption of newer and more adapted maize varieties

Michael Ndegwa Pieter Rutsaert Jason Donovan Jordan Chamberlin (2023, [Objeto de congreso])

Changing Production Conditions Genetic Innovations Maize Hybrids CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA TESTING MAIZE VARIETIES YIELDS FARMERS EXPERIMENTATION

Biodegradación de desechos de curtiduría y lodo residual por composteo y vermicomposteo

Lina Cardoso MERCEDES ESPERANZA RAMIREZ CAMPEROS (2006, [Artículo])

La industria de la curtiduría genera desechos con

compuestos tóxicos y materiales orgánicos de lenta

degradación. El presente trabajo tuvo como propósito

evaluar la biodegradación y reducción de contaminantes

de estos residuos mediante un proceso de composteo

aerobio termofílico, seguido de una etapa de

vermicomposteo con Eisenia foetida.

Biodegradación Composteo Vermicomposteo Industria del cuero Lodo residual INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Dialéctica, estructura y génesis: la presencia de Lautman en lo virtual deleuziano

Dialectic, structure and genesis: Lautman’s presence in Deleuze’s virtual

Gonzalo Santaya (2022, [Artículo])

Este artículo busca realizar un aporte a los estudios deleuzia nos en torno al concepto de lo virtual, a partir del examen de una fuente fundamental para su determinación: la noción de “dialéctica” extraída de la filosofía matemática de Albert Lautman. Antes que referir a Platón o Hegel, Deleuze se apropia de la dialéctica a partir de este autor, para determinar el plano de lo virtual como un campo problemático,

estructural-genético, simultáneamente inmanente y trascendente a las soluciones actuales que produce. Analizaremos primero el desarrollo del propio Lautman sobre la dialéctica en la filosofía matemática, para

mostrar luego cómo Deleuze pretende extender esa dialéctica más allá de la matemática; finalmente, presentamos algunas reflexiones sobre el privilegio de la matemática que caracteriza los desarrollos de lo virtual en Diferencia y repetición.

This paper aims to make a contribution to Deleuzian studies concerning the concept of the virtual, by examining a fundamental source in its determination: the notion of “dialectic” developed in Albert Lautman’s philosophy of mathematics. It is not Plato or Hegel, but Lautman, who Deleuze chooses to address his conception of the dialectic, determining the virtual field as a problematic one, which is both

structural and genetic, and simultaneously immanent and transcendent

to the actual solutions it produces. We will first analyze Lautman’s own

presentation of the dialectic in philosophy of mathematics to show, secondly, how Deleuze extends this dialectic beyond mathematics; finally, we make some considerations about the privilege given to mathematics in Deleuze’s developments on the virtual in Difference and Repetition.

HUMANIDADES Y CIENCIAS DE LA CONDUCTA Gilles Deleuze, 1925-1995 - Crítica e interpretación Albert Lautman, 1908-1944 - Crítica e interpretación Dialéctica Virtual Matemáticas Gilles Deleuze. Diferencia y repetición, 1968 - Crítica e interpretación Gilles Deleuze, 1925-1995 - Criticism and interpretation Albert Lautman, 1908-1944 - Criticism and interpretation Dialectics Virtual Mathematics Gilles Deleuze. Difference and Repetition, 1968 - Criticism and interpretation