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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

La ventaja revelada de exportación de la fresa mexicana, su estructura productiva e índices de protección

Karla Anahí Amador García (2008, [Tesis de maestría])

Instituto de Investigaciones Económicas y Empresariales. Maestría en Ciencias en Comercio Exterior

An interest renovated in the natural foods in the world population that puts more attention in its diet exists and in its health. The strawberry is a fruit appreciated by its color, perfume, flavor and benefits for the health since are an anti-rust one and he/she has high quantities of vitamin C, vitamin B, natural sugar, potassium and iron. According to the Association of Warm Supreme TO. C. the consumption of this fruit has associated with a reduction of the cancer prostático and the reduction of the cholesterol LDL (lipoproteína of low density). There is strawberry readiness during the whole year thanks to the development and implementation of new cultivation techniques and of more resistant varieties to almost all the climates. The sector fresero occupies an important place in the economy of Mexico from half-filled of last century for its national and regional great impact as generator of foreign currencies and of employments.

Existe un interés renovado en los alimentos naturales en la población mundial que pone más atención en su dieta y en su salud. La fresa es una fruta apreciada por su color, perfume, sabor y beneficios para la salud ya que es un antioxidante y tiene elevadas cantidades de vitamina C, vitamina B, azúcar natural, potasio y hierro. Según la Asociación de Calidad Suprema A. C. el consumo de esta fruta se ha asociado con una reducción del cáncer prostático y la reducción del colesterol LDL (lipoproteína de baja densidad). Hay disponibilidad de fresa durante todo el año gracias al desarrollo e implementación de nuevas técnicas de cultivo y de variedades más resistentes a casi todos los climas. El sector fresero ocupa un lugar importante en la economía de México desde mediados del siglo pasado por su gran impacto nacional y regional como generador de divisas y de empleos.

CIENCIAS SOCIALES ININEE-M-2008-0006 Exportación Fresa Ventaja comparativa Competitividad VRE

Simulación del movimiento del aire en un invernadero tipo Venlo

Simulation of air movement in a Venlo-Type greenhouse

JORGE VICTOR PRADO HERNANDEZ ABRAHAM ROJANO AGUILAR FELIPE BENJAMIN DE LEON MOJARRO MAURICIO CARRILLO GARCIA LAURA ALICIA IBAÑEZ CASTILLO VICENTE ANGELES MONTIEL IRINEO LORENZO LOPEZ CRUZ (2013, [Artículo])

En años recientes se ha observado que los modelos matemáticos basados en las ecuaciones completas de Navier-Stokes representan adecuadamente la ventilación en invernaderos y ofrecen información detallada de la distribución espacial de la masa de aire; sin embargo, resulta muy costosa la adquisición de los permisos de uso de los paquetes de cómputo comerciales por lo que es necesario investigar sobre modelos simplificados con el fin de reducir los costos de los estudios. En este trabajo se simuló la circulación de aire en un invernadero tipo Venlo en diferentes condiciones de ventilación, mediante dos modelos: uno de ellos considera las ecuaciones completas de Navier-Stokes, y el otro resuelve un modelo simplificado de Navier-Stokes en el que no se considera la aceleración convectiva en la ecuación de cantidad de movimiento.

Invernaderos Ventilación natural Método del elemento finito Simulación INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Gestión de los monumentos históricos de propiedad pública en el Centro Histórico de Morelia, 1991-2019

Gauri Ivette García Medina (2020, [Tesis de maestría])

Facultad de Arquitectura. Maestría en Arquitectura, Investigación y Restauración de Sitios y Monumentos

The conservation of the architectural heritage that is under the custody of the Mexican government has not been fully observed as a problem for the administration in this country. Apparently, avoiding the physical deterioration of public monuments, located in federal protection zones, has been a successful task. In contrast to this general perception, the way in which changes in government administration generate ruptures and disengagement in planning regarding ways to protect the architectural heritage was observed from the local level. That is why this research carries out a timely review, evidencing the problem that exists around government management to conserve monuments in the Historic Center of Morelia, from its incorporation as a site in the world heritage list in 1991 until the year of 2019 where a turn of national politics manifests. In order to identify, the level of incidence of the government to carry out actions around the protection of publicly owned historical monuments; The changes of political visions in the different administrative procedures are characterized by evaluating the physical state of the buildings and documenting the way in which the local vision has been gradually transformed in favor of its conservation. By contrasting the political will of several administrations with the restorations in the architectural facts, the methodological proposal provides a broadening of the spectrum of analysis. Which has the possibility of being used prior to practical decision making for asset protection. The review of the units of analysis revealed that the lack of continuity in government management around the heritage violates the conservation processes.

La conservación de patrimonio arquitectónico que se encuentra bajo resguardo del gobierno mexicano no ha sido considerada como una circunstancia digna de atención para las entidades encargadas del mismo. En apariencia, consideran que ha sido una tarea exitosa su labor de evitar el deterioro físico de los monumentos públicos ubicados en zonas de protección federal. En contraste a esta percepción generalizada, desde el ámbito local ha podido observarse que los cambios de administración de gobierno sólo han generado rupturas y desvinculaciones en la planeación respecto de las formas de proteger el patrimonio arquitectónico. Por ello, la presente investigación realiza una revisión puntual sobre dicha situación, evidenciando la problemática que existe en torno de la gestión gubernamental para conservar monumentos en el Centro Histórico de Morelia. El trabajo indaga en el periodo que va de 1991, cuando fue incorporado en la Lista de Patrimonio Mundial de la UNESCO, al año de 2019, donde se hizo patente un cambio de dirección en la política nacional. Con el objetivo de identificar el grado de incidencia del gobierno en las acciones relacionadas con la protección de monumentos históricos de propiedad pública, se analizan y definen las visiones políticas de las diferentes gestiones administrativas mediante la evaluación del estado físico de los inmuebles y se documenta la evolución paulatina de la visión local a favor de la conservación de los mismos. La propuesta metodológica del presente trabajo busca contrastar la voluntad política de varias administraciones con las restauraciones llevadas a cabo sobre los hechos arquitectónicos, logrando aportar un espectro de análisis más amplio. Así, se tiene posibilidad de utilizarla como base para tomar decisiones prácticas para la protección patrimonial. La revisión de las unidades de análisis reveló que la falta de continuidad en la gestión gubernamental en torno al patrimonio vulnera los procesos de conservación.

HUMANIDADES Y CIENCIAS DE LA CONDUCTA FA-M-2020-0241 Conservación arquitectónica Monumento público Visión política Agentes de decisión