La tesis estudia el problema del flujo armónico de cargas desde dos puntos de vista. La formulación del problema del flujo armónico de cargas analizando los distintos métodos existentes en la bibliografía y desarrollando una formulación completa del mismo. Y la resolución numérica del sistema no lineal planteado en la formulación. Analizando los distintos métodos numéricos existentes en la bibliografía y sus problemas de convergencia. Y desarrollando un nuevo método numérico, denominado método de h-newton, que ofrece rapidez y seguridad en la convergencia. Además se han caracterizado las soluciones falsas para los nudos de tipo p-q, p-v y no lineales.

Uno de los problemas que aborda la Mecánica Celeste es la determinación de las figuras de equilibrio de los cuerpos celestes. Para investigar su solución mediante métodos directos, se precisa evaluar el potencial generado por su autogravitación, el generado por su fuerza centrí­fuga y el generado por la fuerza de atracción entre los cuerpos. Los métodos clásicos de Finlay y Kopal que afrontan estos problemas, para determinar el potencial autogravitatorio en las configuraciones de equilibrio, emplean desarrollos en serie de los potenciales interior y exterior del potencial autogravitatorio. Estos métodos incurren en el error de suponer la convergencia en capas donde resulta cuestionable dicha convergencia para estos desarrollos en serie. En este trabajo se han elaborado unos algoritmos que contemplan toda la casuí­stica y que permiten una manipulación eficiente del producto de polinomios de Legendre, del producto de funciones asociadas de Legendre y del producto de armónicos esféricos como combinacióon lineal de ellos mismos, respectivamente. Se han obtenido, para primer y segundo orden en las amplitudes, los desarrollos correctos para los potenciales interior y exterior del potencial autogravitatorio para configuraciones de equilibrio aisladas, y , en primer orden de amplitudes, los mismos potenciales para los sistemas binarios próximos. Se ha elaborado un método analí­tico, en primer orden respecto de las amplitudes, para la determinación del potencial de marea en sistemas binarios próximos en el cual se manifiesta la forma de la componente secundaria del sistema.

En el trabajo de investigación desarrollado en esta Tesis se propone una modelización completa y a la vez sencilla del transformador y trifásico de tres columnas para el funcionamiento en condiciones de saturación del núcleo. La modelización propuesta en este trabajo fue inicialmente desarrollada en el programa de simulación Pspice. Las simulaciones se han validado con un amplio experimental, en el cual se describe el proceso de obtención de los parámetros mediante ensayos de laboratorio fáciles de realizar. Uno de los principales objetivos de este trabajo es, que el modelo del transformador sea adecuado para integrarse a un programa de análisis de flujos de cargas con armónicos. Para esto, se ha desarrollado un algoritmo de resolución directa del régimen permanente del sistema de ecuaciones no lineal del transformador con saturación del núcleo. Las simulaciones del modelo desarrollado tanto en el programa de simulación Pspice como en el algoritmo de obtención del régimen permanente directo, se han validado contra las medidas de los ensayos de laboratorio. En ambos casos, las simulaciones han mostrado gran concordia con las medidas. Finalmente se hace una comparación entre los resultados de las simulaciones obtenidas con el programa de simulación y las obtenidas con el algoritmo. Los resultados son muy similares, lo cual indica que el algoritmo es adecuado.

En este trabajo se desarrolló un modelo simplificado de un oscilador inicialmente excitado como un sistema cuántico interactuando con un gran número de osciladores como un reservorio. Todos estos osciladores están en su estado fundamental y sin acoplamientos entre sí, en el límite de acoplamiento débil entre el sistema y el reservorio. Este sistema podría ser un oscilador excitado en una micro cavidad que interactúa con el vacío del campo electromagnético a temperatura cero. El principal objetivo de este trabajo es obtener la solución exacta para la matriz de densidad del sistema en estas condiciones. El planteamiento general consiste en calcular la evolución de todos los osciladores como una única entidad aislada mediante el operador 𝑒−𝑖𝐻𝑡, donde 𝐻 es el hamiltoniano total. Partiendo de un estado inicial total factorizable entre el sistema y el reservorio, la evolución es unitaria y se toma la traza parcial en los grados de libertad del entorno para obtener la matriz de densidad del sistema en cualquier instante del tiempo; este procedimiento requiere diagonalizar1 𝐻. Se desarrollan técnicas generales que pueden ser extendidas a versiones más elaboradas del modelo, se inicia con la descomposición del espacio de Hilbert total ℋ=ℋ0⊗ℋ1⊗⋯ℋ𝑁 , que es el producto tensorial de los subespacios de Hilbert de cada oscilador ℋ𝑖, en subespacios ℋ(Σ) llamados subespacio de número de excitación definido, que corresponde al conjunto de todos los estados |𝑛 ⟩∈ℋ que tienen el mismo número de excitación colectiva Σ; cumpliéndose: ℋ=ℋ(0)⊕ℋ(1)⊕ℋ(2)⋯⊕ℋ(𝑁+1), donde 𝑁 es el número de osciladores del entorno. Se introducen diagramas compuestos de nodos y flechas para representar la acción del hamiltoniano en cada subespacio ℋ(Σ). Se plantea una notación para trabajar en estos subespacios y calcular la sumatoria asociada a la traza parcial. Los resultados son evaluados para un reservorio de 𝑁=1000 osciladores, valores particulares de la fuerza de acoplamiento y orden óhmico de la densidad espectral, contrastados con la correspondiente solución markoviana, descrita en la sección [2.3.1]. / A simplified model of an initially excited oscillator as a quantum system interacting with a large number of oscillators acting as a reservoir has been developed in this work. All these oscillators are in their ground state uncoupled each other and at the limit of the weak coupling between the system and the reservoir. This system could be an oscillator excited in a microcavity that interacts with the vacuum’s electromagnetic field at zero temperature. This work’s primary goal is to obtain the system’s density matrix’s exact solution in these conditions. The general approach calculates all oscillators’ evolution as a single isolated entity using the operator 𝑒−𝑖𝐻𝑡, when 𝐻 is the total hamiltonian. Starting from a total initial state that can be factored between the system and the reservoir, the evolution is unitary, and the partial trace is taken in all the degrees of freedom of the environment to obtain the density matrix of the system at any instant of time; this procedure requires diagonalizing2 𝐻. General techniques are developed and would be extended to more elaborate versions of the model, starting with the decomposition of the total Hilbert space ℋ=ℋ0⊗ℋ1⊗⋯ℋ𝑁 , which is the tensor product of the Hilbert subspaces of each oscillator ℋ𝑖, into subspaces ℋ(Σ) called a subspace of defined excitation number, which corresponds to the set of all states |𝑛⟩∈ℋ that have the same collective excitation number Σ; being fulfilling: ℋ=ℋ(0)⊕ℋ(1)⊕ℋ(2)⋯⊕ℋ(𝑁+1), 𝑁 is the environment’s oscillators number. Diagrams composed of nodes and arrows are introduced to represent the Hamiltonian’s action in each subspace ℋ(Σ). A notation is also proposed to work on these subspaces and calculate the sum associated with the partial trace. The results are evaluated for a reservoir of 𝑁=1000 oscillators, particular values of the coupling force, and ohmic order of the spectral density, contrasted with the corresponding Markovian solution described in section [2.3.1].

El trabajo de investigación aborda el desarrollo de nuevos métodos y software para el análisis espectral de series de tiempo escalares o vectoriales, con énfasis en aplicaciones de interés geodésico. El punto de partida puede ubicarse en el método introducido por Harada y Fukushima para el análisis no lineal de series temporales, que permite detectar recursivamente las frecuencias, sus amplitudes y fases asociadas, así como términos seculares mixtos de Fourier cuando éstos se encuentran en la señal. Este método se extiende de diferentes maneras permitiendo el tratamiento de series (regular o irregularmente espaciadas) afectadas por un ruido de autocorrelación de ley potencial. Esto se hace tanto a nivel de detección de frecuencias como de ajuste no lineal. Una reducción del tiempo de cómputo es también obtenida. El trabajo teórico viene acompañado por el desarrollo de un software completo y especializado para el análisis armónico no lineal de series de tiempo utilizando el lenguaje de programación MATLAB. Gran parte de las herramientas que encontramos hoy en día para el análisis de series temporales periódicas son válidas sólo para ciertos tipos de éstas, mientras que los programas que se presentan en este trabajo pueden ser aplicados a series irregularmente espaciadas e influenciadas por una componente residual fruto, por ejemplo, de una combinación de ruido blanco y parpadeante. Los nuevos métodos y rutinas se utilizan para analizar algunas series interesantes como aquellas que describen las perturbaciones del polo celeste, las variaciones del geocentro debidas a la redistribución de la masa de agua en la superficie terrestre, el exceso de la duración del día, el flujo de agua continental y las posiciones de estaciones GPS, entre otros. Los modelos armónicos no lineales estimados permiten explicar cada uno de estos fenómenos en el dominio temporal considerado y extraer conclusiones de su comportamiento.

En esta Tesis se presentan dos aportaciones novedosas principales. La primera es la propuesta del control Robusto basado en modelo de referencia (RMF) para regular las corrientes de salida y la tensión del Bus DC de un convertidor NPC de tres niveles, trabajando como Filtro Activo Paralelo (FAP) en redes de media tensión. La segunda aportación importante de la tesis es el desarrollo de nuevos modelos de pequeña señal del convertidor NPC-FAP de tres niveles, que permiten diseñar con mayor precisión tanto los reguladores de corriente como los reguladores de tensión de Bus de continua (DC) del convertidor. Se ha propuesto una metodología de modelado de convertidores trifásicos en el sistema de referencia síncrono dq0, y se han desarrollado los modelos de pequeña y gran señal del convertidor NPC de tres niveles, para una aplicación de filtro activo paralelo a tres hilos. Se han obtenido las funciones de transferencia necesarias para el control lineal del convertidor, deduciendo las funciones de transferencia necesarias para el control de la corriente inyectada por el filtro y de la tensión de Bus DC del convertidor. Se ha realizado un estudio de nuevas alternativas para el control de las corrientes del FAP y de la tensión del Bus DC. Tras analizar el control convencional PI, se propone un nuevo control robusto RMF, aplicando ambos controles tanto a la regulación de armónicos de corriente como al control de la tensión de Bus DC. Se analiza también un "controlador resonante" basado en Integradores Generalizados (PIS) aplicado al control de corriente del convertidor. En todos los casos se desarrolla una metodología de diseño de los controladores, tanto en tiempo continuo como en tiempo discreto, y se lleva a cabo un análisis comparativo entre los distintos reguladores propuestos, tanto de corriente como de tensión. Se llega a la conclusión de que la mejor opción para el lazo de corriente es el controlador PIS, mientras que el controlador RMF es el óptimo para el lazo / Munduate Tellería, A. (2007). Control robusto basado en modelo de referencia de convertidores multinivel. Aplicación a filtros activos en conexión paralelo para corrección de armónicos en redes eléctricas de media tensión [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1942

Las máquinas eléctricas de inducción están presentes en la mayoría de los procesos productivos (suponen alrededor de un 90% del total de máquinas eléctricas existentes en el mercado), gracias a su simplicidad constructiva y a su fiabilidad. Por motivos de producción y sobre todo económicos se hace necesario poder diagnosticas y detectar los posibles fallos que puedan surgir, incluso de modo incipiente, para evitar paradas no programadas con las consecuencias negativas que esto supone. De ahí que en las últimas décadas se hayan realizado inversiones tanto económicas como humanas para investigar y desarrollar técnicas no invasivas que sean capaces de detectar y diagnosticar los fallos o averías que puedan surgir. Además es muy recomendable que estas técnicas puedan ser aplicadas en línea, sin necesidad de parar la máquina eléctrica y bajo cualquier régimen de funcionamiento. Tradicionalmente, la detección y diagnosis de fallos en las máquinas eléctricas se ha realizado en régimen permanente. Inicialmente, se utilizó la medida de las vibraciones de la máquina. Desde hace unos años se está investigando y experimentando con la medida de la corriente estatórica, basándose principlamente en el análisis frecuencial mediante la transformada de Fourier. Recientemente, se están aplicando nuevas técnicas avanzadas de análisis de señal para sustituir a la transformada de Fourier, ya que esta presenta problemas indeseados, como por ejemplo el efecto de dispersión de la señal o comúnmente denominado como efecto "leakage". También se ha comenzado a utilizar señales capturadas en régimen transitorio, principlameante la corriente de la máquina eléctrica consumida en el aarranque, para su posterior análisis mediante la transformada wavelets y a través de esta transformada diagnosticar y detectar las posibles averías. Esta es una de las líneas principales de desarrollo del grupo de investigación al que pertenezco. En la presente tesis se desarrollan cuatro nuevos métodos basados en dif / Puche Panadero, R. (2008). Nuevos métodos de diagnosis de excentricidad y otras asimetrías rotóricas en máquinas eléctricas de inducción a través del análisis de la corriente estatórica [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3543

El análisis de Fourier es el método fundamental para la medida de armónicos e interarmónicos en señales eléctricas y es el principio de análisis que establece la International Electrotechnical Commission para los instrumentos de medida. Con el objetivo de superar las limitaciones que lo hacen poco efectivo en determinadas condiciones se han propuesto otras técnicas de análisis como las wavelets. En esta tesis doctoral se explora esta alternativa en el campo de la calidad del suministro de energía eléctrica.Como aportación principal se presenta un nuevo método de medida de armónicos e interarmónicos basado en la Transformada Wavelet Packet compatible con el estándar de medida IEC 61000-4-7 de 2002. El método propuesto utiliza un árbol de descomposición wavelet, que en sus distintos niveles suministra la medida de armónicos e interarmónicos de la señal, así como su contenido subarmónico e información de sus variaciones en el dominio temporal.Se exponen las características principales del método en cuanto a la elección de la función wavelet madre, el banco de filtros que implementa el árbol de descomposición wavelet y el postprocesado que posibilita la compatibilidad con el estándar de medida. Se analizan las prestaciones del método en la medida de armónicos e interarmónicos, tanto en condiciones estacionarias como en el caso de pérdida de sincronía por variación de la frecuencia fundamental o variación de la ventana de muestreo de la señal, presencia de componentes no síncronas con la frecuencia de la red o presencia de componentes de amplitud variable. Por último, se expone la información que aporta el método para la estimación temporal de las componentes frecuenciales medidas.El método desarrollado junto con el método de IEC, se ha implementado sobre un equipo electrónico para adquisición y procesado de señal utilizando técnicas de instrumentación virtual. Se expone la estructura y características del hardware utilizado y del software desarrollado así como los resultados obtenidos en la medida del espectro frecuencial de señales de diferente naturaleza.Por último se resumen las conclusiones obtenidas y se proponen futuras líneas de investigación motivadas por la realización de esta tesis doctoral. / Fourier analysis is the fundamental method for the measurement of harmonics and interharmonics in electrical power systems and is the method proposed by the International Electrotechnical Commission (IEC) for standard measurement instruments. With the objective of overcoming the limitations in certain conditions, other techniques of analysis such as wavelets have been proposed. This doctoral thesis investigates alternatives in the field of the quality of the provision of electrical energy. The main contribution of this thesis is the proposal of a new method of measurement of harmonics and interharmonics based on the Wavelet Packet Transform compatible with the standard IEC 61000-4-7 of 2002. The method proposed simultaneously uses different levels of the same wavelet decomposition tree for the measurement of harmonic, interharmonic and subharmonic components in the input signal as well as their time evolution.The basic characteristics of the method in terms of the choice of the mother wavelet function, the bank of filters that implements the wavelet decomposition tree and the postprocessing to make the method compatible with the measurement standard are explained. The benefits of the method in the measurement of harmonics and interharmonics are analyzed, both in stationary conditions and in the case of loss of synchrony due to variation of the base frequency or variation of the sampling window of the signal, presence of nonsynchronous components with the frequency of the network or presence of components of variable amplitude. Finally, the information that the method provides about the temporal estimation of the measured frequencial components is described.The method developed and the IEC method have been implemented on a virtual instrument. The hardware used and the software developed are explained studying the performance of the instrument under different measurement conditions.Finally the conclusions obtained are summarized and future lines of investigation motivated by this doctoral thesis are proposed.

La durabilidad de los materiales de infraestructura como el hormigón tiene impactos directos en la economía, no solo por los costes de mantenimiento y reparación de la infraestructura, sino también en la productividad de las industrias que dependen directa o indirectamente de las condiciones de la infraestructura. Por tanto, la mejora de la durabilidad del hormigón es una preocupación importante en muchos países. Las construcciones de hormigón deben ser diseñadas para perdurar en el tiempo manteniendo su integridad mecánica y sus condiciones de servicio durante la vida útil para la que han sido proyectadas. A este respecto, además de una mano de obra cualificada, la evaluación de las características, estado y calidad del hormigón y sus constituyentes tanto en laboratorio como en ensayos in situ es, por tanto, esencial para garantizar las condiciones de servicio requeridas al hormigón y uno de los principales pilares para garantizar el rendimiento de la infraestructura durante su vida útil. La corrosión de las barras de acero en las estructuras de hormigón armado es un problema de gran preocupación en la industria de la ingeniería civil. Con frecuencia, cuando las estructuras están expuestas a agentes ambientales a lo largo del tiempo, se generan productos de corrosión del acero que provocan expansiones de volumen y, por lo tanto, fisuración del recubrimiento de hormigón. Como resultado, la capacidad de carga de la estructura se ve socavada y puede producirse una falla repentina que limite su vida útil. El desarrollo de técnicas de ensayos no destructivos (END) para detectar daños en estructuras en las primeras etapas es de suma importancia para prevenir posibles pérdidas de vidas humanas y propiedades. Hoy en día, se encuentran disponibles métodos de ensayo no destructivos estandarizados para determinar la actividad de corrosión en estructuras. Por ejemplo, las técnicas electroquímicas permiten determinar la velocidad de corrosión de las barras de acero y luego utilizarla como entrada en modelos teóricos que se dedican a estimar la vida útil restante de la estructura. Sin embargo, las técnicas de ensayo no destructivas de base electroquímica no son capaces de identificar el daño mecánico generado en el recubrimiento del hormigón (generalmente en forma de fisuras, delaminación o desunión de la interfaz acero-hormigón) debido a la corrosión de las barras de refuerzo. Alternativamente, las técnicas de ensayo no destructivas más extendidas para la evaluación de las propiedades mecánicas y la detección de fisuras en el hormigón son las basadas en la propagación de ondas mecánicas. En la actualidad, existe un interés creciente en la aplicación de técnicas acústicas no lineales, debido a su capacidad para detectar daños en las primeras etapas en comparación con las mediciones de atenuación o velocidad de onda lineal estándar. El comportamiento mecánico del hormigón es intrínsecamente no lineal y presenta histéresis. Como resultado de un comportamiento tensión- deformación con histéresis, el módulo elástico depende de la deformación. Por tanto, en materiales de base cemento, la presencia de microfisuras y las interfaces entre sus constituyentes juegan un rol importante en la no linealidad mecánica del material. En el contexto de evaluación de la durabilidad del hormigón, la evolución del daño está basada en el incremento de histéresis, como resultado de cualquier proceso de fisuración. El objetivo principal del presente trabajo es estudiar la posibilidad de utilizar diferentes técnicas ultrasónicas no lineales (UNL) para la evaluación no destructiva de daños y la microfisuración del recubrimiento en etapas tempranas debido a la corrosión del acero de la barra de refuerzo en probetas de mortero. Es decir, este trabajo se centró en comprobar si la aparición de microfisuras superficiales visibles estaba precedida y acompañada de la observación de fuertes características no lineales en las señales ultrasónicas recibidas, principalmente la aparición o aumento de armónicos de orden superior y/o productos de modulación. En este trabajo se han realizado mediciones de UNL en probetas modelo de mortero armado que fueron sometidas a corrosión acelerada del acero mediante la aplicación de un campo eléctrico. Para ello, se prepararon varias probetas de mortero de cemento reforzado prismáticas y se sometieron a ensayos de corrosión acelerada, mientras se realizaban mediciones de UNL. Los ensayos de corrosión se realizaron en condiciones típicas de experimentos destinados a estudiar la evolución de la fisuración superficial debida a la corrosión del acero. En condiciones ambientales el proceso de corrosión de armaduras es muy lento, pudiendo tardar en aparecer la primera fisura visible en la superficie del elemento de hormigón bastantes años. Por ello, en los ensayos de corrosión de armaduras, para potenciar la degradación por corrosión, se utilizó la técnica electroquímica de ensayo de corrosión acelerada sobre el acero que se encontraba embebido en las probetas de mortero de cemento. De esta forma, se alcanzó una cantidad de corrosión significativa en un período de tiempo razonable. En esta técnica, el proceso de corrosión se acelera por polarización eléctrica de la armadura. Se aplica un campo eléctrico entre la armadura que actúa de ánodo (provocando la formación de iones Fe2+) y un cátodo (en nuestro caso una rejilla metálica) manteniéndose continuamente húmedo el sistema para facilitar la conducción de corriente. La velocidad de corrosión se controló mediante la intensidad de corriente impuesta por la fuente de alimentación, imponiendo una densidad de corriente anódica (μA/cm2), que es el cociente entre la intensidad de corriente que pasa y el área expuesta de las barras de acero que se están ensayando. Además, para activar el proceso de disolución del hierro, se añadieron a la mezcla en el momento del amasado, sales conteniendo cloruros (NaCl). La metodología del ensayo galvanostático permite simular una velocidad de corrosión constante, controlar la corriente aplicada y obtener diferentes niveles de corrosión en cortos períodos de tiempo. Simultáneamente se utilizaron técnicas ultrasónicas no lineales para monitorizar la degradación de las probetas de mortero sometidas a estas condiciones de corrosión acelerada. Se prefirió una matriz de mortero en lugar de hormigón para asegurar una mejor unión en la interfaz acero-mortero y para reducir en general las heterogeneidades del material. Por lo tanto, se esperaba que el comportamiento no lineal promovido por el daño por fisuración se pudiera distinguir mejor del inherente al propio material. La monitorización se llevó a cabo mediante mediciones de UNL basadas en los fenómenos de distorsión armónica e intermodulación y se comprobó si la aparición de microfisuras superficiales visibles estaba precedida y acompañada de la observación de fuertes características no lineales en las señales ultrasónicas recibidas. La técnica UNL implica la generación de una señal, que se amplifica y se envía al emisor. En este estudio, la frecuencia o frecuencias fundamentales de la señal se seleccionaron en función de los transductores empleados, priorizando su funcionamiento en su frecuencia propia de resonancia. Después de la propagación a través de la probeta, la onda ultrasónica fue recibida por los transductores receptores; la señal recibida fue acondicionada y post-procesada para obtener su espectro de frecuencia y, a partir de él, se obtuvieron los parámetros no lineales. Durante los ensayos de corrosión acelerada se realizó una inspección visual de la superficie de las probetas para observar durante la etapa de propagación el crecimiento del ancho de las fisuras en función del tiempo. También se calcularon los valores de la penetración de la corrosión para cada tiempo a partir de la ley de Faraday, considerando que el proceso de corrosión acelerada era uniforme. A partir de los valores correspondientes de tiempo y penetración con las respectivas medidas de ancho de fisura se pudo comprobar que, las evoluciones del ancho de fisura en función de la penetración de la corrosión (y por tanto también en función del tiempo) podían asimilarse a representaciones lineales. Se pudo concluir que los resultados de esta investigación son compatibles con el cuerpo de conocimiento previo recogido en las publicaciones del grupo de la Prof. Carmen Andrade. En todo caso las pequeñas diferencias encontradas pueden ser explicadas teniendo en cuenta algunas diferencias metodológicas. Las mediciones de UNL fueron realizadas periódicamente durante los ensayos de corrosión acelerada, con el fin de determinar la capacidad de la técnica UNL para la detección de la fisuración debida a la corrosión del acero en edades tempranas. Las características no elásticas se pueden detectar de manera eficiente mediante experimentos de distorsión armónica (parámetros β y β’) o de distorsión de intermodulación (parámetros R y DIFA). Dado que los parámetros no lineales son sensibles a la variación de microescala del medio de propagación, estos pueden servir no solo como un indicador de los fenómenos de microfisuración que ocurren, debido a la corrosión forzada, sino también para la evaluación de daños en etapas tempranas en el hormigón armado. Los resultados obtenidos en este estudio indican que las ondas ultrasónicas que viajan a través de las probetas de mortero de cemento reforzado aumentan claramente su carácter no lineal en el transcurso de ensayos de corrosión acelerada del acero. La aparición de microfisuras conduce a un aumento de la no linealidad de la señal. Por tanto, el uso de mediciones ultrasónicas no lineales permite obtener tiempos de fisuración y condiciones de daño similares a los que proporcionan las observaciones visuales o microscópicas de la superficie del mortero. En conclusión, los resultados indican que las técnicas ultrasónicas no lineales (UNL) y, en concreto, los parámetros de no linealidad pueden ser de gran utilidad para la detección de daños y fisuras en hormigón armado, debido a la corrosión de las armaduras de acero.

Tesis por compendio / [ES] Esta tesis está dedicada al desarrollo de conceptos de control predictivo basados en modelos para la compensación de armónicos en sistemas de potencia con fuentes de energía renovables. En concreto, estos conceptos proporcionan una corriente de compensación de referencia para un filtro activo de potencia conectado en el punto de acoplamiento común, mejorando así la calidad de potencia del sistema. No obstante, los resultados podrían aplicarse en general a problemas de control en los que el objetivo sea seguir la forma de una determinada señal. La tesis propone dos métodos principales de control basados en la teoría de control predictivo de modelos (MPC). El primer controlador, es decir, el control predictivo de modelos con conformación de señal de estado lineal (LS3MPC), se basa en la teoría MPC cuadrática estándar. Sin embargo, contrariamente a la práctica habitual de control de referencia fija, el LS3MPC incorpora la dinámica deseada del sistema directamente en su función de coste, utilizando los denominados residuos de clase de forma lineal. Este enfoque permite que la función de costes del LS3MPC sea más adaptable y ofrezca más compensaciones dinámicas, especialmente cuando está sometida a restricciones. Al utilizar los residuos de clase de forma, el problema MPC garantiza que la planta controlada siga la dinámica dada por la clase de forma. En este caso, la dinámica deseada está determinada por la clase de forma armónica lineal propuesta, es decir, la dinámica de una señal armónica fundamental de frecuencia fija. Desde el punto de vista de la implementación, se propone una formulación MPC explícita para el LS3MPC con el fin de mejorar su aplicabilidad en tiempo real. El LS3MPC explícito propuesto utiliza un enfoque de malla equidistante en formato tensorial para aproximar la solución MPC explícita con afinidad por partes. Usando la descomposición tensorial, el LS3MPC explícito puede romper la maldición de la dimensionalidad, reduciendo significativamente la carga de memoria y trivializando el problema en tiempo real de localización de puntos. El segundo controlador, es decir, el control predictivo de modelo de ciclo límite (LCMPC), se centra en resolver las deficiencias del LS3MPC. En concreto, el LCMPC aborda la falta de control directo de la amplitud recurriendo a la teoría MPC no lineal. El LCMPC introduce una clase de forma armónica no lineal basada en una forma normal de bifurcación supercrítica de Neimark-Sacker. Al igual que el LS3MPC, el LCMPC también incorpora el residual de su clase de forma armónica no lineal directamente en su función de coste, proporcionando las mismas ventajas mencionadas anteriormente. En cuanto a la estabilidad del sistema, se desarrollan condiciones suficientes, para un estado inicial predeterminado, que garanticen que el sistema de bucle cerrado permanece dentro de la región de atracción de la forma normal ante una perturbación suficientemente pequeña. Ambos controladores se someten a pruebas con estudios de simulación en múltiples escenarios, proporcionando resultados de compensación consistentemente satisfactorios. / [CA] Aquesta tesi està dedicada al desenvolupament de conceptes de control predictiu basats en models per a la compensació d'harmònics en sistemes de potència amb fonts d'energia renovables. En concret, aquests conceptes proporcionen un corrent de compensació de referència per a un filtre actiu de potència connectat en el punt d'acoblament comú, millorant així la qualitat de potència del sistema. No obstant això, els resultats podrien aplicar-se en general a problemes de control en els quals l'objectiu siga seguir la forma d'un determinat senyal. La tesi proposa dos mètodes principals de control basats en la teoria de control predictiu de models (MPC). El primer controlador, és a dir, el control predictiu de models amb conformació de senyal d'estat lineal (LS3MPC), es basa en la teoria MPC quadràtica estàndard. No obstant això, contràriament a la pràctica habitual de control de referència fixa, el LS3MPC incorpora la dinàmica desitjada del sistema directament en la seua funció de cost, utilitzant els denominats residus de classe de manera lineal. Aquest enfocament permet que la funció de costos del LS3MPC siga més adaptable i oferisca més compensacions dinàmiques, especialment quan està sotmesa a restriccions. En utilitzar els residus de classe de forma, el problema MPC garanteix que la planta controlada seguisca la dinàmica donada per la classe de forma. En aquest cas, la dinàmica desitjada està determinada per la classe de manera harmònica lineal proposta, és a dir, la dinàmica d'un senyal harmònic fonamental de freqüència fixa. Des del punt de vista de la implementació, es proposa una formulació MPC explícita per al LS3MPC amb la finalitat de millorar la seua aplicabilitat en temps real. El LS3MPC explícit proposat utilitza un enfocament de malla equidistant en format tensorial per a aproximar la solució MPC explícita amb afinitat per parts. Usant la descomposició tensorial, el LS3MPC explícit pot trencar la maledicció de la dimensionalitat, reduint significativament la càrrega de memòria i trivialitzant el problema en temps real de localització de punts. El segon controlador, és a dir, el control predictiu de model de cicle límit (LCMPC), se centra en resoldre les deficiències del LS3MPC. En concret, el LCMPC aborda la falta de control directe de l'amplitud recorrent a la teoria MPC no lineal. El LCMPC introdueix una classe de manera harmònica no lineal basada en una forma normal de bifurcació supercrítica de Neimark-Sacker. Igual que el LS3MPC, el LCMPC també incorpora el residual de la seua classe de manera harmònica no lineal directament en la seua funció de cost, proporcionant els mateixos avantatges esmentats anteriorment. Quant a l'estabilitat del sistema, es desenvolupen condicions suficients, per a un estat inicial predeterminat, que garantisquen que el sistema de bucle tancat roman dins de la regió d'atracció de la forma normal davant una pertorbació prou xicoteta. Tots dos controladors se sotmeten a proves amb estudis de simulació en múltiples escenaris, proporcionant resultats de compensació consistentment satisfactoris. / [EN] This thesis is dedicated to developing model-based predictive control concepts for harmonic compensation in power systems with renewable energy sources. Specifically, these concepts provide a reference compensation current for an active power filter connected at the point of common coupling, thereby enhancing the system's power quality. Nevertheless, results could be generically applied to control problems where the task is to follow a certain shape of a signal. The thesis proposes two main control approaches based on model predicitve control (MPC) theory. The first controller, i.e., the linear state signal shaping model predictive control (LS3MPC), relies on standard quadratic MPC theory. However, contrary to standard fixed reference control practice, the LS3MPC embeds the desired system dynamics directly into its cost function, using the so-called linear shape class residuals. This approach allows the LS3MPC' cost function to be more adaptive, providing more dynamic trade-offs, especially when constrained. By using shape class residuals, the MPC problem ensures that the controlled plant follows the desired dynamics given by the shape class. In this case, the target dynamics are given by the proposed linear harmonic shape class, i.e, the dynamics of a fundamental harmonic signal of fixed frequency. From an application perspective, an explicit MPC formulation for the LS3MPC is proposed to enhance its real-time applicability. The proposed explicit LS3MPC uses an equidistant mesh grid approach in tensor format to approximate the piecewise affine explicit MPC solution. Using tensor decomposition, the explicitLS3MPC can break the curse of dimensionality, significantly reducing memory burden and trivializing the online point localization problem. The second controller, i.e., the limit cycle model predictive control (LCMPC), focuses on addressing the shortcomings of the LS3MPC. Namely, the LCMPC addresses the lack of direct amplitude control by reaching into nonlinear MPC theory. The LCMPC introduces a nonlinear harmonic shape class based on a supercritical Neimark-Sacker bifurcation normal form. Similarly to theLS3MPC, the LCMPC also embeds its nonlinear harmonic shape class residual directly in its cost function, providing the same benefits mentioned before. Regarding system stability, sufficient conditions are developed for a given initial state to ensure that the closed-loop system remains inside the normal form region of attraction for a sufficiently small disturbance. Both controllers are tested with simulation studies in multiple scenarios, providing consistently satisfactory compensation results. / The contributions on this doctoral thesis were partly developed at the Fraunhofer Institute for Silicon Technology ISIT within the project North German Energy Transition 4.0 (ger- man: Norddeutsche EnergieWende, NEW 4.0), which is funded by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (german: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, BMWi. This work was also partly funded with the project Northern German Living Lab (german: Norddeutsches Reallabor, NRL) by the Federal Ministry for Economic Affairs and Climate Action, by Generalitat Valenciana regional government through project CIAICO/2021/064, and by the Free and Hanseatic City of Hamburg (Hamburg City Parliament publication 20/11568). / Cateriano Yáñez, C. (2024). State Shaping Model Predictive Control for Harmonic Compensation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/209406 / Compendio