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

Análisis numérico del clima interior en un invernadero de tres naves con ventilación mecánica

JORGE FLORES VELAZQUEZ ENRIQUE MEJIA SAENZ ABRAHAM ROJANO AGUILAR (2011, [Artículo])

Uno de los principales problemas que enfrenta la agricultura en invernaderos, sobre todo en regiones de clima cálido, es moderar y controlar los problemas derivados del incremento de temperatura que ocurre en marcados periodos del año, ya que reducen la calidad y cantidad de la cosecha. Un método efectivo para el control del clima es la ventilación (natural o forzada) y aunque la ventilación forzada sea más predecible que la natural, su descripción es compleja y una simplificación obliga un mayor conocimiento del proceso. El objetivo de este trabajo fue validar y aplicar un modelo numérico basado en la dinámica de fluidos computacional (CFD) para el análisis climático de un invernadero cenital de tres naves sin cultivo y con ventilación forzada.

Invernaderos Análisis numérico Clima INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Desarrollo químico y su validación (por Cemex) de un cemento, un concreto y un mortero especial -resistente al biodeterioro- para asegurar que la infraestructura hidráulica utilizando estos materiales, garanticen su mejor funcionamiento y durabilidad

LUIS EMILIO RENDON DIAZ MIRON (2010, [Documento de trabajo])

El IMTA se ha abocado al estudio de las causas, tratamiento y prevención del deterioro de la infraestructura hidráulica, particularmente de los sistemas de drenaje del país. Por tal motivo, desarrolló un cemento resistente al biodeterioro, el cual fue formalmente patentado.

Industria del cemento Biodegradación Construcciones hidráulicas Desarrollo tecnológico Informes de proyectos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Desarrollo de una tecnología de tratamiento para aguas residuales de la industria tequilera

Marco Antonio Garzón-Zúñiga EDSON BALTAZAR ESTRADA ARRIAGA gabriela mantilla morales (2013, [Documento de trabajo])

El objetivo del proyecto fue desarrollar un sistema de tratamiento para las aguas residuales (vinazas) de la industria del tequila, adaptado al contexto socio-económico y climático mexicano.

Informes de proyectos Industria de las bebidas alcohólicas Tequila Tratamiento de efluentes industriales Desarrollo tecnológico INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Capacitar a la misión técnica de Nepal en transferencia de los distritos de riego a las asociaciones de usuarios, de acuerdo a la experiencia mexicana

OCTAVIO RAMÓN SALAZAR SAN ANDRÉS JOSÉ CARLOS ZAYAS SAUCEDO (2010, [Documento de trabajo])

Tabla de contenido: Introducción—Información del personal de la misión técnica de Nepal – Convenio general donde se formalizó el programa de transferencia de distritos de riego – Programa de trabajo – Desarrollo del programa de trabajo – Conclusiones y propuesta de trabajo.

Introducción—Información del personal de la misión técnica de Nepal – Convenio general donde se formalizó el programa de transferencia de distritos de riego – Programa de trabajo – Desarrollo del programa de trabajo – Conclusiones y propuesta de trabajo.

Transferencia de tecnología Capacitación Informes de proyectos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

La exclusión en las interacciones del estudiantado de media superior, en escuelas de la ciudad de Hermosillo: sus implicaciones en la formación

LIDIA ISABEL CASTELLANOS PIERRA (2019, [Tesis de doctorado])

La exclusión constituye un fenómeno complejo que se manifiesta en diversos órdenes y dimensiones de la vida social. La investigación que se presenta a continuación, atiende al ámbito formativo y al ámbito relacional de la exclusión. Su principal objetivo es analizar la exclusión que se desarrolla en la escuela, a través de las interacciones del estudiantado de Educación Media Superior, en el aula y en diversos espacios de la institución escolar; para comprender las posibles implicaciones de esas situaciones de exclusión en la formación escolar de los y las estudiantes.

Desde el punto de vista teórico se recurre a las aportaciones del interaccionismo simbólico y al concepto de intersubjetividad, para articular los tres conceptos ejes en los que se sustenta el análisis: interacción-exclusión-formación.

Para desarrollar el estudio se adoptó un enfoque mixto y una estrategia secuencial explicativa con una primera etapa metodológica en la que se aplicó un cuestionario sociométrico para identificar situaciones de exclusión y rechazo en los grupos escolares. Posteriormente se desarrolló una segunda etapa de carácter cualitativo, en la que se realizaron entrevistas semiestructuradas a aquellas y aquellos que fueron identificados/as como excluidos/as o rechazados/as por sus pares en el grupo escolar.

La muestra fue seleccionada por conveniencia. Se trabajó con un total de 293 estudiantes distribuidos en nueve grupos de segundo, cuarto y sexto semestre; pertenecientes a tres escuelas de la ciudad de Hermosillo, dos preparatorias privadas y una pública.

Los resultados muestran las diversas formas que adopta la exclusión en las interacciones del estudiantado, sus principales características: ¿cómo se excluyen?, ¿por qué?, los roles que desempeñan los sujetos, la dimensión afectivo-emocional, así como los sentidos y significados que construyen los y las jóvenes en torno a estas experiencias.

CIENCIAS SOCIALES Discriminación Educación Estudiantes Integración

Respuesta agronómica de maíces híbridos a la fertirrigación en Xalostoc, Morelos

Agronomic response of hybrid maize to fertirrigation in Xalostoc, Morelos

GREGORIO BAHENA DELGADO ANTONIO CASTILLO GUTIERREZ ELIZABETH BROA ROJAS MARIA DOLORES OLVERA SALGADO MIGUEL ANGEL JAIME HERNANDEZ FRANCISCO GARCIA MATIAS (2017, [Artículo])

El objetivo de este trabajo fue evaluar el comportamiento agronómico de maíces híbridos cultivados en fertirrigación. El trabajo se realizó en el ciclo invierno-primavera 2014 en la Escuela de Estudios Superiores de Xalostoc. Se determinó número de hojas arriba de la mazorca, hojas totales, peso y diámetro de mazorca y rendimiento de grano. El mejor hibrido en cuanto a hojas arriba de la mazorca (6.46), hojas totales (13.66), peso de mazorca (206.88) y rendimiento de grano (7 613.3 kg/haˉ¹) fue el H-377. Se confirmó que deben evaluarse los nuevos genotipos y se requiere de tecnificación para el ahorro del agua y elevar los rendimientos.

Fertirriego Riego por goteo Tecnificación del riego INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

¡La causa de México es la causa de América! : La unión de los liberales hispanoamericanos en estados unidos a través de la experiencia mexicana en el exilio, 1862-1867

Karina Grissel Mendoza Torres (2023, [Tesis de doctorado])

Es un estudio que refiere diversas formas de lucha política por parte de dos asociaciones civiles decimonónicas, conformadas a raíz de la acción bélica de las huestes francesas durante el periodo de 1862 - 1867 en el territorio estadunidense de California, Nevada, Oregon y Nueva York, a saber: las juntas patrióticas de California y el Club Mexicano de Nueva York. Ambos grupos propiciaron una serie de acciones colectivas tales como mítines, prensa de militante, recaudación monetaria y banquetes a favor del gobierno liberal de México y la ayuda pecuniaria del ejército mexicano. Se particulariza en la importancia de las celebraciones cívicas como el 16 de septiembre y el 05 de mayo, tanto en el territorio mexicano como en California, dónde se aprecia un discurso que legitimiza el nuevo orden político liberal, entre mezclado con el amor a la patria y sus próceres, al igual que la concepción de diversos conceptos como la libertad, la democracia y las instituciones republicanas. En este entramado político destaca la figura del ministro plenipotenciario de México, Matías Romero, parte fundamental y aglutinante tanto de las juntas patrióticas, El Club y el gobierno mexicano, representado en su persona. Se destaca su labor diplomática, de cabildeo político, pericia política y sutileza por saberse conducir entre los congresistas estadounidenses, los mexicanos y los hispanoamericanos que radicaban por tiempo determinado en territorio estadunidense. Resultado de la convivencia de funcionarios, diplomáticos e intelectuales hispanoamericanos como chilenos, peruanos, venezolanos, colombianos, argentinos y mexicanos, tanto en Nueva York como en Washington, se rescatará la tan anhelada Unión Americana y la defensa de los americanos en una época donde las hostilidades europeas, amenazaban a la prístinas Naciones quienes buscaban el establecimiento de repúblicas de corte liberal.

Liberalismo -- América Latina -- Historia Liberalismo -- Estados Unidos -- Historia Ideología Capitalismo Exiliados -- México -- Historia -- Siglo XIX Acciones Colectivas (Procedimiento civil) -- América Latina -- Siglo XIX América Latina -- Política y Gobierno -- Siglo XIX Estados Unidos -- Política y Gobierno -- Siglo XIX CIENCIAS SOCIALES HISTORIA HISTORIA

Robust visual servoing using adaptive sliding mode control and quaternions for a quadrotor UAV tracking a dynamic target

HERMAN CASTAÑEDA CUEVAS (2023, [Tesis de maestría])

Quadrotor unmanned aircraft vehicles are being used nowadays more than ever in dangerous

and complicated environments that include on-sea structure inspections, density-forest analy-

sis, search-rescue operations, and precision agriculture activities, among many others. Given

its extended use in multiple scenarios, the need for proper control and robustness against

complex environments is highlighted, resulting in a reluctant adoption of quadrotors for fully

autonomous operations. This is especially true in applications where local positioning is re-

quired such as target tracking operations, object picking, indoor navigation, between others.

Most of the time these operations are executed using an onboard camera, as such, keeping

the objective inside the eld of view is a major problem when external perturbations affect

the aircraft. To propose a solution to this problem, this thesis presents a robust image-based

visual servoing -control- design for a quadrotor unmanned aerial vehicle performing visual

target-tracking operations in the presence of turbulent winds. Visual data, extracted by the

analysis of critical image features, is processed to control the positioning and heading of

the aerial vehicle. The image acquisition algorithm considers a virtual camera approach,

which produces an image insensitive to the roll and pitch movements. The previous image

operations and the quadrotor modeling are performed using the quaternion rotational repre-

sentation, which avoids many of the well-known Euler angle singularities. Additionally, a

novel adaptive non-singular fast terminal sliding mode strategy is introduced to minimize the

visual servoing error. Unlike other sliding mode methods, the proposed approach reduces

the complexity of the system due to the reduction of control parameters, while providing

practical nite-time convergence, robustness against bounded external disturbances as well

as model uncertainties, non-overestimation of the control gains, and chattering attenuation.

Furthermore, the stability of the system in a closed loop is guaranteed through the Lyapunov

stability analysis. Finally, the proposed control algorithm is extensively tested using the

Gazebo/ROS simulator which provides a close-to-real-life insight into the performance of

the system comparing it to the same scenario using the Euler angles representation.

Maestría en Ciencias de la Ingeniería

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA AERONÁUTICAS AERONAVES

Comparación de parámetros meteorológicos dentro y fuera de un invernadero para el cálculo de los requerimientos hídricos de un cultivo bajo condiciones de invernadero en Ocuituco, Morelos

Helene Emmi Karin Unland Weiss JUAN MANUEL ANGELES HERNANDEZ (2011, [Ítem publicado en memoria de congreso])

En la República Mexicana, la agricultura de riego actualmente consume el 78% del agua total utilizada, mientras que, la demanda de agua por otros usos (doméstico, servicios, industrial y recreación) está en aumento continuo, lo que ha causado una tendencia a reducir el porcentaje de agua disponible para la agricultura, aunando que la demanda de alimentos por la población es cada vez mayor. Para ofrecer una solución a esta problemática de la agricultura de riego, se busca incrementar la productividad del agua. La agricultura protegida bajo condiciones de invernadero representa una excelente alternativa para reducir los volúmenes de agua aplicados a los cultivos y al mismo tiempo, elevar la producción, lo cual se refleja en el incremento de la superficie con invernaderos en los últimos años y en el incremento de la tecnificación de riego incluyendo el uso de sistemas de riego de alta eficiencia. Un aspecto emergente del proceso de tecnificación es la instrumentación de los invernaderos con sensores agrometeorológicos para determinar los requerimientos hídricos reales de los cultivos bajo condiciones de invernadero, ya que hay diferencias importantes entre las condiciones ambientales dentro y fuera del invernadero. Como parte de este estudio, se instrumentó un invernadero en la población de Ocuituco, estado de Morelos, para llevar a cabo la producción de un cultivo de jitomate indeterminado, desarrollado bajo condiciones de ambiente protegido. Los datos de los sensores adentro y afuera del invernadero se utilizaron para estimar la evapotranspiración de referencia (ETo).

Cultivos alimenticios Parámetros meteorológicos Invernaderos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA