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 GASTRITIS EN AMATLÁN, MORELOS DE EMOCIONES, ELECCIONES Y CONDICIONES PARA TRATARLA

Everardo Urquiza Martínez (2023, [Tesis de maestría])

"En México, la quinta causa de morbilidad son las úlceras, gastritis y duodenitis según el anuario epidemiológico de la Secretaria de salud del 2021. Desde la perspectiva biomédica, la gastritis es una enfermedad que provoca un aumento en la producción de ácido gástrico, produciendo lesiones en el estómago. Se considera que se puede presentar de forma crónica o aguda. La etiología biomédica remite sus causas a la bacteria Helycobacter Pylori, malos hábitos alimenticios y de consumo, lesiones internas, como consecuencia de otras enfermedades y por nerviosismo (Valdivia, 2011). Su diagnóstico usualmente se realiza mediante inspección médica sin exámenes o pruebas de laboratorio y, si bien se controlan los síntomas, su cronicidad depende de otros múltiples factores que intentaremos averiguar (Valdivia, 2011). Por otro lado, la psicología la considera una enfermedad psicosomática, según el psicólogo y antropólogo Sergio López (2002), vinculada al estrés, ansiedad y nerviosismo. Según curanderos locales de Amatlán de Quetzalcóatl, Morelos, dicha enfermedad es un padecimiento recurrente en el pueblo, que forma parte del municipio de Tepoztlán. Dado que la gastritis es una de las enfermedades más comunes en México y se asocia a malestares emocionales en su acepción psicológica y popular, la intención es averiguar cómo las personas enfermas con gastritis construyen y representan socioculturalmente la enfermedad, indagando la perspectiva provista por los curadores, explorando la relación de su vida cotidiana, sus emociones y las condicionantes estructurales para tratarla y vivir con ella mediante los recursos disponibles. La idea es analizar los aspectos subjetivos del padecimiento mediante el entramado emocional, que conlleva nociones de sentido y significaciones culturales interiorizadas que moldean el horizonte afectivo local".

Gastritis - Aspectos nutricionales. Gastritis - Tratamiento - Amatlán, Morelos. Medicina tradicional - Morelos - Amatlán. Gastritis - Aspectos psicológicos. Tesis - Maestría en Antropología Social, CDMX. CIENCIAS SOCIALES SOCIOLOGÍA PROBLEMAS SOCIALES ENFERMEDAD ENFERMEDAD

LA CULTURA DE RESISTENCIA ANTE EL MEGAPROYECTO EN EL RÍO CUAUTLA (2013-2022)

Sendic Sagal Luna (2023, [Tesis de maestría])

“Por más de nueve años los campesinos opositores del municipio de Ayala, al sur del estado de Morelos, han mantenido una defensa del agua del río Cuautla. Durante este tiempo han reivindicado una postura ambientalista y de justicia social, que desborda y enfrenta los objetivos de gestión, administración y mercantilización del agua de la dirigencia de la Asociación de Usuarios del Agua del Río Cuautla, Manantiales y Corrientes tributarias “General Eufemio Zapata Salazar” (ASURCO), asociación que además de aglutinar y representar a más de seis mil ejidatarios y pequeños propietarios, es concesionaria de la infraestructura de riesgo desde 1994 y responsable de las dotaciones de agua de los usuarios. La resistencia en defensa del agua del río Cuautla he prevalecido ante la fase de imposición del acueducto para la termoeléctrica del Proyecto Integral Morelos (PIM), que va del 2013 al 2022. La relevancia político-simbólica de los que observaremos como una cultura de resistencia reside en la re-significación del mito de Zapata y en la reconstitución de las identidades transterritoriales, que toman lugar y forma en la protesta campesina y en los rituales festivo-religiosos de los habitantes afectados de Anenecuilco y Tenextepango. Como pueblos del municipio de Ayala, Morelos, Anenecuilco y Tenextepango se benefician de los terrenos fértiles en el ámbito rural aguas abajo del río Cuautla y se ven afectados por el trasvase de agua, a través del acueducto para la termoeléctrica ubicada en Huexca, municipio de Yecapixtla, al nororiente morelense. Otro proceso que se observa en relación con la imposición del acueducto en el río Cuautla, es el de las intervenciones directas-indirectas de las fuerzas de seguridad y otros grupos armados; intervenciones armadas que han impactado negativamente en la resistencia y en la vida cotidiana de los habitantes en los pueblos al suroriente de Morelos”.

Conflictos en torno al agua - México - Cuautla, Morelos. Abastecimiento de agua - Morelos. Cuautla, río - Aspectos ambientales. Central termoeléctrica Huexca (México). Tesis - Maestría en Antropología Social, CDMX. CIENCIAS SOCIALES SOCIOLOGÍA SOCIOLOGÍA DE LOS ASENTAMIENTOS HUMANOS SOCIOLOGÍA ECOLÓGICA SOCIOLOGÍA ECOLÓGICA

Hidroterapia y saberes etnomédicos entre los mazahuas de La Concepción de los Baños

NEIDI YASMIN GARCIA SANCHEZ (2020, [Tesis de maestría])

"El presente trabajo es una investigación etnográfica sobre los saberes y usos terapéuticos del agua dentro del sistema médico tradicional mazahua (jñatjo1) en La Concepción de los Baños, Ixtlahuaca, Estado de México. Los mazahuas de La Concepción se valieron de todos los elementos que tenían a su alcance para solucionar sus problemas de salud cuando la atención médica oficial era insuficiente, por muchos años este líquido desempeño un papel esencial en el cuidado de la salud, en tanto que posee la capacidad de sanar enfermedades de tipo físico y espiritual. Su uso generó un conjunto de saberes, prácticas y significados particulares debido a que la zona era conocida por sus baños termales, en los que al sumergirse una persona curaba todas sus enfermedades".

Hidroterapia -- Mazahuas -- Concepción, La, de los Baños, Ixtlahuaca Mazahuas -- Vida social y costumbres -- Estado de México Agua -- Medicina -- Aspectos religiosos -- México Indios de México -- Historia HUMANIDADES Y CIENCIAS DE LA CONDUCTA ANTROPOLOGÍA ANTROPOLOGÍA SOCIAL ANTROPOLOGÍA SOCIAL

PROPUESTA DE MANEJO DE LA PESQUERÍA EMERGENTE DE MERLUZA DEL PACÍFICO NORTE Merluccius productus EN EL GOLFO DE ULLOA, BAJA CALIFORNIA SUR

PABLO MORA ZAMACONA (2023, [Tesis de doctorado])

"La merluza del Pacífico Merluccius productus se distribuye desde Alaska hasta el sur de México, con una población particular descrita al sur de la península de Baja California conocida como merluza enana, de la que poco se sabe. Dicha población actualmente no es pescada comercialmente, por lo que representa un recurso con potencial de explotación. Las pesquerías potenciales y emergentes crean desafíos y oportunidades para los administradores pesqueros que necesitan tomar decisiones sobre cómo gestionar de forma sostenible una pesquería previa a su inicio. Este trabajo propone y analiza posibles medidas alternativas de gestión pesquera para esta potencial pesquería, bajo incertidumbre biológica y de mercado. Debido al desconocimiento de diversos aspectos de la biología del recurso primeramente se analizó el crecimiento individual del stock y posteriormente se realizó un análisis bioeconómico de la potencial pesquería.

Para el análisis del crecimiento individual se utilizó un total de 240 otolitos y datos de longitud patrón de 932 especímenes muestreados de mayo a diciembre de 2015. La formación anual de incrementos en los otolitos se verificó mediante la relación de incremento marginal y el análisis de borde. La edad se estimó a partir de recuentos de anillos en secciones sagitales de otolitos y el crecimiento se analizó mediante un enfoque de inferencia multimodelo. Se consideraron los modelos de crecimiento de von Bertalanffy (VBGM), VBGM generalizado, Gompertz, Logístico y Johnson, los cuales se ajustaron a conjuntos de datos de talla a la edad observados y retrocalculados agrupados por sexo. Según el criterio de información de Akaike, el VBGM generalizado fue el más apropiado para las hembras (L∞= 31.36 cm, k= 0.15 cm año-1), mientras que el VBGM proporcionó el mejor ajuste para los machos (L∞= 25.35 cm, k= 0.28 cm año-1).

El análisis bioeconómico de alternativas de manejo para una potencial pesquería de merluza enana indicó que una nueva pesquería de dicho stock podría ser biológicamente sostenible y económicamente rentable, bajo un conjunto de estrategias de gestión y reglas de control. Se recomienda un acceso limitado con bajo esfuerzo pesquero ya que resulta más redituable por barco y biológicamente precautorio, considerando la alta incertidumbre asociada con la explotación de una población virgen..."

"The Pacific hake Merluccius productus is distributed from Alaska to southern Mexico, with a particular population described south of the Baja California peninsula known as dwarf hake, about which little is known. This population is not currently commercially fished; hence it represents a resource with potential for exploitation. Potential and emerging fisheries create challenges and opportunities for fishery managers who need to make decisions about how to sustainably manage a fishery prior to its initiation. This work proposes and analyzes possible alternative fishery management measures for this potential fishery, under biological and market uncertainty. Due to the lack of knowledge of various aspects of the biology of the resource, the individual growth of the stock was first analyzed and subsequently a bioeconomic analysis of the potential fishery was carried out.

A total of 240 otoliths and standard-length data from 932 specimens sampled from May to December 2015 were used for the analysis of individual growth. The annual formation of otolith increments was verified using the marginal increment analysis and the edge analysis. Age was estimated from annuli counts in sagittal sections of otoliths and growth was analyzed using a multi-model inference approach. The von Bertalanffy growth models (VBGM), generalized VBGM, Gompertz, Logistic and Johnson growth models were considered, which were fitted to observed and back calculated length-at-age data sets grouped by sex. According to Akaike's information criterion, the generalized VBGM was the most appropriate for females (L∞= 31.36 cm, k= 0.15 cm year-1), while the VBGM provided the best fit for males (L∞= 25.35 cm, k= 0.28 cm year-1).

The bioeconomic analysis of management alternatives for a potential dwarf hake fishery indicated that a new fishery for said stock could be biologically sustainable and economically profitable, under a set of management strategies and control rules. Limited access with low fishing effort is recommended as it is more profitable by boat and biologically precautionary, considering the high uncertainty associated with the exploitation of an unfished stock. Despite the combination of high fishing costs and low prices, the fishery could still be profitable in the long term, although there is risk of overexploitation if high fishing effort is allowed..."

Merluza enana, stock no explotado, crecimiento individual, análisis bioeconómico, pesquería potencial Dwarf hake, unexploited stock, individual growth, bioeconomic analysis, potential fishery CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS PECES Y FAUNA SILVESTRE REGLAMENTACIÓN Y CONTROL REGLAMENTACIÓN Y CONTROL

Rescatando el Salto de San Antón: una historia reciente de construcción institucional

MARCO ANTONIO GARZON ZUÑIGA (2007, [Artículo])

El presente artículo es una crónica del surgimiento y evolución de una red de coordinación comunitaria e intersectorial que ha buscado detener y revertir el deterioro ambiental de San Antón, comunidad urbana ubicada en un afluente del río Apatlaco, uno de los más importantes y contaminados de la ciudad de Cuernavaca, Morelos. El artículo muestra un ejemplo vívido de un proceso autónomo de ordenamiento y manejo de ecosistemas emprendido por una comunidad urbana. Brinda una ventana de estudio de la dinámica de las instituciones socioeconómicas, y el papel que pueden jugar en la resolución de las fallas de coordinación y en la internalización de externalidades ambientales en nuestro país.

Control de la contaminación Desarrollo sostenible Tratamiento de aguas residuales Cuernavaca INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Sistema de alerta preventiva ante la ocurrencia de inundaciones causadas por desbordamiento de canales en zonas urbanas

RODRIGO ULISES SANTOS TELLEZ OSCAR JESUS LLAGUNO GUILBERTO Indalecio Mendoza Uribe Miguel Angel Vazquez Zavaleta José Manuel Rodríguez Varela Velitchko Tzatchkov (2019, [Documento de trabajo])

El objetivo del proyecto es generar un sistema de alerta preventiva ante la inminencia de un desbordamiento en cauces para zonas urbanas que, a través de una red de sensores de nivel instalados en puntos estratégicos del cauce, la medición de la precipitación en la cuenca de aporte y el pronóstico del comportamiento de la misma, permita a las autoridades, cuerpos de emergencia y población en general conocer en tiempo real, a través de una aplicación para Smartphone, el comportamiento del nivel en dicho cauce (o cauces) que pudieran causar afectaciones a la comunidad y poner en riesgo la vida de los habitantes.

Control de inundaciones Sistemas de alerta Zonas urbanas INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Estudio experimental con modelos físicos para generación de criterios de peligro por inundación y para caracterización de efectos del arrastre de sólidos sobre estructuras de cruce en ríos de zonas urbanas : parte 2 : estudio experimental para la caracterización del efecto del arrastre de sólidos en flujos a superficie libre con estructuras de cruce en ríos de zonas urbanas

XOCHITL PEÑALOZA RUEDA José Alfredo González Verdugo MARIA JOSELINA CLEMENCIA ESPINOZA AYALA (2015, [Documento de trabajo])

Dada la necesidad de proponer estrategias para evitar inundaciones causadas por la construcción de estructuras de cruce, se llevó a cabo un estudio experimental con modelos físicos para la caracterización del efecto del arrastre de sólidos (madera) en flujos a superficie libre, con estructuras de cruce en zonas urbanas. Esto con el objetivo de generar una metodología para establecer las propiedades de las estructuras de cruce ante el efecto de arrastre de sólidos, y así garantizar el correcto funcionamiento hidráulico. Específicamente, para determinar el claro o separación mínima entre pilas, con el cual se evite o reduzca la posibilidad de acumulación de material leñoso entre las mismas.

Ríos Control de inundaciones Zonas urbanas INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Evaluación del funcionamiento hidráulico de las estructuras de descarga y análisis del comportamiento térmico de la cortina del proyecto Bicentenario, ubicado en el sitio Los Pilares, sobre el río Mayo, Sonora

JUAN ANTONIO LOPEZ OROZCO (2018, [Documento de trabajo])

El proyecto ha tenido como objetivo la realización de un estudio hidrológico con el fin de obtener la avenida de diseño de la obra de excedencias de la presa Bicentenario, por un periodo de retorno de 10,000 años, mediante el análisis de gastos máximos anuales registrados en la estación hidrométrica San Bernardo y mediante la modelación del proceso lluvia escurrimiento. La determinación de la avenida de diseño (para el periodo de retorno de 10,000 años) se realizó mediante dos criterios: el primero, a través de un análisis del escurrimiento, el cual consistió en el análisis de frecuencias de gastos máximos registrados en dicha estación hidrométrica, y el segundo, mediante la modelación del proceso lluvia escurrimiento.

Presas Control de crecidas Evaluación del riesgo INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

COORDINATED CONTROL OF A 6-DOF ROBOTIC MANIPULATOR EMPLOYING VIRTUAL MODELS OF ITS ACTUATORS

Jessica Villalobos (2023, [Tesis de doctorado])

"This study proposes a scheme that combines the model reference control with the internal model control to impose a first-order behavior on the speed control system of direct current motors. This scheme is used as the internal loop to control the position of a model to use it as the reference for the physical motor.

This work also presents an inverse kinematic solution for the UR5 and algorithms to choose angles that do not lead to singularities. These algorithms can be used in independent joint control schemes such as the one proposed in this document."

Internal model control Model reference control Independent joint control Direct current motor UR5 manipulator Inverse kinematics INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS