El objetivo deseado es la experimentación del control con microprocesador de un convertidor CC/CC, para optimizar su rendimiento. La filosofía utilizada se basa en el uso de dos políticas de control distintas para controlar el convertidor: el modo de la relación de conducción y el modo de corriente. Cada política da una dinámica distinta al sistema. Mediante el uso de un estimador predictor se escoge en cada periodo de muestreo aquel modo que maximice el rendimiento.Las aportaciones presentadas abarcan varias áreas: a) la modelación del convertidor, presentándose un nuevo método de modelación, el método de regresión; b) el diseño de la ley de control y del estimador de estado, mediante un paquete de programas desarrollado; c) la realización del circuito de control del convertidor, que permita el modo de funcionamiento dual; d) el algoritmo de control.Es de destacar que varias de las aportaciones realizadas son extensibles a otros sistemas, no específicamente convertidores CC/CC (puede se incluso sistemas no electrónicos).

La utilización práctica del efecto Doppler en la emisión láser fue propuesta desde los inicios del desarrollo de los láseres en los años sesenta. Sólo en los años ochenta la investigación realizada pudo salir del laboratorio y dar lugar a la fabricación de aparatos de medida de velocidad comerciales. A partir de los noventa estos aparatos se popularizaron rápidamente. Actualmente se utilizan medidores de velocidad láser por efecto Doppler en múltiples aplicaciones, entre las que sobresale la medida de velocidad de fluidos, para estudios aéreo e hidrodinámicos. Sus características únicas, como la precisión obtenida en la medida, su alta resolución espacial y el carácter no intrusivo, sólo han comenzado recientemente a tener rivales de consideración, como pueden ser la velocimetría de imagen de partículas (PIV). También la medida de velocidades de móviles sólidos comienza a resultar, con el abaratamiento general de los componentes opto-electrónicos, un objetivo para muchas empresas. Entre las aplicaciones de este tipo se contemplan el control de velocidad de los vehículos en carretera y el control de procesos industriales del ramo textil, papelero y deempresas fabricantes de cables, entre otros. Empresas europeas y americanas, como Dantec Electronik y TSI, por citar las más representativas, comercializan aparatos LDA de propósito general de altas prestaciones. Hasta la fecha estos sistemas sólo podían ser adquiridos por importantes centros de investigación o grandes empresas, debido a su elevado coste. El futuro comercial de la velocimetría láser Doppler exige la fabricación de aparatos más económicos y adaptados a las necesidades del cliente. Muchos de los sistemas actuales son voluminosos,difíciles de manejar y con potencias de trabajo elevadas. Se está llevando a cabo un importante trabajo para conseguir reducir el tamaño y coste de los equipos sin perder sus principales prestaciones. Asimismo la alta velocidad y capacidad de cálculo de los ordenadores personales actuales debe hacer innecesaria la inclusión de procesadores específicos para estos equipos.Presentamos el diseño y construcción de un sistema integral de medida de dos componentes de la velocidad, sistema 2D-LDA, para aplicaciones industriales e hidrodinámicas de baja potencia. Siguiendo la filosofía delineada arriba, el diseño de nuestro sistema LDA fue realizado utilizando únicamente una fuente laser y un módulo detector. Los sistemas LDA de medida de dos componentes de velocidad comercialmente disponibles, por el contrario, emplean dos longitudes de onda óptica y dos fotodetectores independientes. Las emisiones azul y verde típicas de los láseres de ion-Ar son las longitudes de onda a menudo elegidas en este tipo de medidas. Por otra parte, se ha empleado los dos canales de entrada de una tarjeta de adquisición de uso general para realizar el disparo multinivel. Esta configuración permite trabajar en cada momento con la parte de señal burst teóricamente más adecuada, con mayor valor de relación señal a ruido.Este trabajo ha sido financiado por la CICYT Proyecto PETRI 95-0249-OP:REALIZACIÓN DE SISTEMAS LÁSER PORTÁTILES DE MEDIDA DE VELOCIDAD POR EFECTO DOPPLER (LDA-LDV) DE BAJO COSTE PARA APLICACIONES INDUSTRIALES E HIDRODINÁMICAS. / The practical use of the Doppler effect at optical wavelengths was proposed at the early beginning of the development of the laser, in the sixties. However, it was only in the eighties when the results of the experimental work could finally get out of the laboratories, and the first Laser Velocimeters were commercially available. In the nineties this kind of systems became rapidly popular. Nowadays the Laser Velocimeters based on the Doppler frequency shift find a lot of important applications, especially in some industrial processes and in hydrodynamic and aerodynamic research.The unique characteristics of the Laser Doppler Velocimetry (LDV) only recently have encountered a rival technique in the Particle Image Velocimetry (PIV), for applications on fluids. The main features of LDV systems are the accuracy and the speed of the measurements, the high spatial resolution and, of course, the non-intrusive character of the technique. Moreover this kind of systems present advantages not only in fluid applications: actually it can compete with the microwave radar in the estimation of the velocity of solid targets. This becomes possible due to theprogressive reduction of prices of optoelectronic devices and the improvement of its performances. The monitoring of the traffic velocity and the control of machinery in the manufacture of paper, wires and cables or thread can be mentioned among these applications.European an American companies, as Dantek Electronic or TSI, to mention the two most representative, commercialize high performance general-purpose LDV systems. Up to the date these instruments are sizeable and expensive, and its use requires some special training. There is not doubt that the future market of the LDV systems goes through a substantial decrease of prices and, indeed, through the possibility of custom-built designs. The potential number of users would increase then in an important manner. Many efforts are now being devoted by researchers in that direction. Moreover, the important improvement of capabilities of the desktop computers makes unnecessary the special electronic processors that, up to now, have been provided by the manufacturers of LDV systems as a part of them.In this Thesis the design and realization of a complete Laser Doppler Anemometer is presented. The system can measure two components of a fluid velocity (2D-LDA) and originally it was conceived to be used in industrial and hydrodynamics applications.Following the philosophy outlined above, the design of our LDA system was performed with only one laser source and one detector module. The common commercially available LDAs, on the contrary, designed to measure two components of velocity, use two different optical wavelengths and two independent photodiodes.On the other hand, a general-purpose acquisition card with two input channels has been used to implement a multilevel trigger. The configuration performed here permits to work in each moment with the part of the burst having the best signal to noise ratio.This work has been supported by the Spanish Government, CICYT project PETRI 95-0249-OP.

Aquesta tesi tracta sobre amplificació de potència d'alt rendiment de senyals variables en el temps; concretament, tracta sobre conversió de potència eficient (amb mínimes pèrdues) de tensions DC continues en senyals de tensió no constants. Aquest tipus de conversió de potència està present en la majoria de dispositius electrònics d'ús quotidià, com ara telèfons mòbils i reproductors de música portàtils, així com també en dispositius d'alta potència com amplificadors d'àudio i estacions base de telefonia mòbil. Generalment l'energia està disponible en forma de tensió DC contínua (d'una bateria o d'una font d'alimentació). D'acord amb la informació a transmetre, aquesta energia s'ha de processar o transformar en un senyal variable en el temps de manera que, per exemple, es pugui convertir en àudio per un altaveu . La tendència de mercat és a reduir la mida i el pes dels dispositius electrònics i a oferir noves funcionalitats, incloent una llarga autonomia en dispositius alimentats per bateries. Millorar l'eficiència dels amplificadors de potència no només n'estendria l'autonomia, sinó que també permetria utilitzar dissipadors més petits i lleugers. Altres aplicacions com les d'alta potència o integrades també es beneficiarien de millores en l'eficiència dels amplificadors de potència. Els dispositius electrònics de processament de potència més eficients són els amplificadors commutats. Aquests utilitzen components reactius (bàsicament bobines i condensadors) per dur a terme un processament de potència idealment sense pèrdues, així com dispositius actius (transistors) controlats com interruptors (o bé tancats o bé oberts), per tal de controlar aquest procés. Tot i que es poden assolir eficiències molt altes amb amplificadors commutats, la precisió de seguiment pot no ser gaire bona. Es pot millorar la precisió de seguiment senzillament incrementant la freqüència de commutació (la freqüència a la qual es fan commutar els interruptors), tot i que, com que es requereix una certa quantitat d'energia per fer commutar cada interruptor (pèrdues de commutació), aquesta tècnica també deteriora l'eficiència de l'amplificador. Existeix doncs un comprimís entre la freqüència de commutació i la precisió de seguiment en els amplificadors commutats (compromís eficiència-distorsió). Els amplificadors commutats habitualment es dissenyen per treballar a una freqüència de commutació alta comparada amb l'amplada de banda que han de seguir. Mentre que amb aquesta estratègia de disseny (i tecnologia actual) es poden dissenyar amplificadors per seguir senyals de l'ordre de kHz, si s'aplica per seguir senyals de l'ordre de MHz, els amplificadors haurien de treballar a freqüències de commutació massa altes, inviables des del punt de vista de les pèrdues de commutació. Amb l'objectiu d'abordar el compromís entre distorsió i eficiència dels amplificadors commutats, aquesta tesi explora diferents tècniques per estendre l'amplada de banda relativa dels amplificadors commutats, és a dir, tècniques per reduir la relació entre la freqüència de commutació de l'amplificador i la seva amplada de banda de seguiment. Basant-se en una interpretació alternativa dels amplificadors commutats, com a procés de codificació i reconstrucció, les diferents tècniques d'extensió de banda que aquí s'exploren contemplen utilitzar modulacions alternatives, amplificació de potència multi-nivell, filtrat d'ordre elevat i polítiques de commutació millorades en els convertidors commutats. La caracterització de les prestacions en termes de freqüència de commutació, error de seguiment i robustesa davant no idealitats (incloent compatibilitat electromagnètica i acoblament entre canals) apunta la idoneïtat de l'amplificació de potència multi-nivell basada en moduladors asíncrons per dissenys que treballin a freqüències de commutació relativament baixes, és a dir, a freqüències de commutació comparables a l'amplada de banda del senyal a seguir i amplificar. / This thesis is about power amplification of time-varying signals; more precisely, it is about efficient power conversion, i.e. with minimum losses, of DC constant voltages into non-constant voltage signals. This kind of power conversion is quite common in power-management circuits and electronics in general. It is present in most everyday use electronic devices, including mobile phones, portable audio players and routers, as well as in high-power devices such as audio amplifiers and wireless base stations. In most electronic devices, whether portable or not, the energy is available as DC constant voltage (typically from a battery or a power supply). According to the information to transmit, this energy must be processed or transformed into a time-varying analogue signal so that, for instance, it can be directly converted into audio by a speaker or radiated by an antenna. The market trend is to reduce the size and weight of electronic devices whilst offering new or enhanced functionalities, including long autonomy in battery-powered devices (mainly portable). Improving the efficiency of power amplifiers not only extends the autonomy, but also allows using smaller and lighter heatsinks. Other applications such as high-power or embedded would also benefit from efficiency improvements of switching amplifiers. The most efficient power-processing electronic devices are switching amplifiers. Switching amplifiers use reactive components (mainly inductors and capacitors) to perform an ideally lossless power processing, and active devices (transistors) driven as switches, either ON or OFF, to control this process. Whilst very high efficiencies can be achieved with switching amplifiers, their tracking fidelity may not be very high. The tracking fidelity can be improved by simply increasing the switching frequency (i.e. the frequency at which the active devices are driven), although, provided that a certain amount of energy is required to switch the state of each active device (switching losses), this technique also degrades the efficiency of the amplifiers. Therefore, there exists a trade-off between switching frequency and tracking fidelity in switching amplifiers (efficiency-distortion trade-off). Switching amplifiers are typically designed using a high switching frequency compared to the amplifier's tracking bandwidth. Whilst this design strategy leads to feasible designs for kHz-bandwidth applications (using state-of-the-art technology), when applied to MHz-bandwidth applications, it leads to designs operating at very high switching frequencies, unfeasible with regard to switching losses. With the scope of addressing the efficiency-distortion trade-off of switching amplifiers, this thesis explores different techniques to extend the relative bandwidth of switching amplifiers, i.e. techniques to reduce the ratio of the amplifier's switching frequency to the amplifier's tracking bandwidth. Based on an alternative interpretation of switching amplifiers, as an encoding-reconstruction process, the different bandwidth extension techniques consider using alternative modulations, multi-level power amplification, high-order filtering and enhanced switching policies in the switching converter. The performance characterisations in terms of switching frequency, tracking error and robustness against non-idealities (including electromagnetic compatibility and crosstalk) points out the suitability of multi-level power amplification based on asynchronous modulators for designs operating at relatively low switching frequencies, i.e. at switching frequencies in the same range than the bandwidth of the signal to track and power amplify.

Els avanços en neurociència han portat el desenvolupament de models complexes de neurones artificials semblants a les seves contraparts biològiques. Aquests models han millorat la funcionalitat de les xarxes neuronals artificials i han aparegut noves aplicacions. No obstant, la complexitat dels nous models de neurones fa que la seva simulació sigui difícil i requereixi molt de temps i un elevat consum de potència. Aquests no són un problemes importants per aplicacions que no tenen restriccions de consum i en la complexitat del sistema com són la simulació de neurones naturals o la recerca de les diferents habilitats de les xarxes neuronals artificials. Però hi ha altres aplicacions, com les de temps real en sistemes portables, que requereixen sistemes ràpids, petits i de baix consum pels que la simulació de complexes neurones artificials no és una bona solució. Trobar una solució viable a aquest problema és l'objectiu d'aquest treball.Aquesta tesi descriu i analitza el model hardware d'una xarxa neuronal artificial basada en oscil.ladors acoblats que ha estat adaptada per ajustar-se als requeriments d'una realització VLSI i a la seva aplicació a tasques de segmentació d'imatge. Per reduir l'àrea ocupada i el consum de potència, les neurones modelades com oscil.ladors astables, es realitzen en un ASIC full-custom en lloc de ser simulades en una arquitectura hardware standard. La realització física de l'oscil.lador en lloc de simular-lo, permet al sistema portar a terme les mateixes tasques i reduir el consum de potència comparat amb el requeriments que necessita un ordinador per simular la xarxa.Primer, es modela un oscil.lador astable en mode corrent com a un integrador i un comparador amb histèresi. Després, s'utilitza aquest esquema per estudiar algebraicament i numèricament la sincronització d'oscil.ladors acoblats amb excitacions amb i sense inhibició i mismatch. Després, es repeteix l'anàlisi amb un model millorat que consta de dos integradors amb escales de temps diferents. Això ens permet simular els efectes secundaris com la capacitat de sortida de l'oscil.lador. A partir d'aquests resultats, s'estudia el comportament de matrius de una i dues dimensions d'oscil.ladors acoblats i després la xarxa és usada per segmentar imatges sintètiques.Basat en els resultats de l'anàlisi matemàtica, es dissenya una xarxa microelectrònica en un ASIC CMOS amb tecnologia 0.8µm i doble capa de polisilici. El circuit és descrit i simulat extensivament per tal de comprovar la seva funcionalitat com a element de segmentació. Després, els resultats experimentals validen la funcionalitat de la xarxa com a element de segmentació i confirmen la importància del efectes secundaris modelats en la secció de l'anàlisi matemàtica. Finalment, la tesi acaba amb una estimació del nivell de complexitat del procés i una comparació amb d'altres mètodes, exposa les conclusions i explora noves possibilitats en la realització hardware d'algorismes neuromorphics per a la segmentació.L'anàlisi matemàtica i les simulacions demostren que els oscil.ladors astables poden ser usats com a cel.les bàsiques per a xarxes de segmentació. També demostren que els retards deguts a la capacitat de sortida combinada amb el mismatch dels dispositius han de ser limitats per tal que la xarxa treballi correctament. La realització física del model de neurona basat en un oscil.lador no linial demostra que és possible realitzar físicament un sistema de segmentació més ràpid que la seva simulació en ordinadors molt més potents sense perdre funcionalitat.Noves línies de recerca són l'estudi en més detall dels mecanismes de sincronització amb acoblaments més febles combinat amb el mismatch dels dispositius, l'ús de comparador en mode corrent més ràpids de baix consum i l'ús d'imatges en nivell de grisos. / Advances in neurosciences have induced the development of complex models of artificial neurons closer to their biological counterparts. These models improved functionality of artificial neural networks and novel applications have appeared. Nevertheless, complexity of new neuron models makes their simulation difficult, and time and power consuming. This is not a major drawback for applications that have no restrictions on power consumption and system complexity as simulation of natural neurons or exploration of different abilities of artificial neural networks. But, there are other applications, as found in real time portable systems, that require fast and small systems and low power requirements for which simulating complex artificial neurons is not a good solution. Finding a feasible solution to this problem is the aim of this work.This dissertation describes and analyzes a hardware model of an artificial neural network based on coupled oscillators that have been adapted to fit VLSI requirements and its applications to scene segmentation tasks. To reduce area overhead and power consumption, neurons, which are modeled as astable oscillators, are implemented on a full custom ASIC instead of being simulated on a standard hardware architecture. The implementation of a physical oscillator instead of their simulation, allows the system to perform the same tasks and reduce power consumption compared to requirements needed for a computer to simulate the network.First, a current-mode astable oscillator is modeled as an integrator and a hysteresis comparator. Then, this scheme is used to study algebraically and numerically the synchronization of excitatory coupled oscillators with and without external inhibition and mismatch. After this, the analysis is repeated with an improved model composed of two integrators with different timescales. This allows us to simulate secondary effects as oscillator output capacitance. From these results, the behavior of one-dimensional and two-dimensional arrays of coupled oscillators is studied and then, the network is applied to synthetic image segmentation.Based on results of the mathematical analysis, a microelectronic network is designed on a double-poly 0.8µm CMOS ASIC. This circuit is described and extensively simulated to check its functionality as a segmentation layer. Then, experimental results validate the network functionality as a segmentation network and confirm the importance of secondary effects modeled in the mathematical analysis section. Finally, this dissertation ends with an estimation of the scheme complexity, compares it to other methods, sets out concluding remarks and explores future trends on implementation of neuromorphic segmentation schemes.Mathematical analysis and simulations demonstrate that astable oscillators can be used as basic cells of segmentation networks. They also demonstrate that delays due to cell output capacitance combined with device mismatch have to be limited below certain boundaries for the network to work properly. The physical implementation of a neuron model based on a non-linear oscillator demonstrates that it is possible to implement an oscillatory segmentation scheme that runs much faster that its simulated counterpart on powerful computers.Future lines of research are the deeper study of synchronization mechanisms with weaker coupling strength combined with device mismatch, the use of faster current comparators with low power consumption figures and the use of gray level input images.

El motor de inducción, es sin duda alguna, el más empleado en la industria actualmente y tiene un alto rendimiento en condiciones nominales. Sin embargo, con cargas ligeras, las pérdidas en el hierro reducen drásticamente el rendimiento del sistema. Para aquellas aplicaciones con carga y velocidad variable, parece lógico estudiar la posibilidad de mejorar el rendimiento del accionamiento. Es importante optimizar su rendimiento por dos razones: el ahorro económico y la reducción de la contaminación del medio ambiente. Los objetivos propuestos en esta tesis han sido, por un lado, estudiar los distintos enfoques de optimización del rendimiento de un motor de inducción en régimen permanente, especialmente el enfoque basado en la medición de potencia activa consumida, y por otro lado, estudiar la posibilidad de optimizar el rendimiento en régimen transitorio de una forma simple y con un carácter eminentemente práctico. A partir de un exhaustivo análisis de antecedentes, se han estudiado las pérdidas que se producen en un accionamiento, tanto en el convertidor de potencia como en el motor de inducción, analizando los modelos más interesantes y las últimas contribuciones presentadas a nivel internacional. Seguidamente, se han estudiado los diferentes enfoques para optimizar el rendimiento de un motor de inducción en régimen permanente, aportando distintos algoritmos de búsqueda del flujo óptimo, y comparándolos en función de una serie de criterios prácticos que permitan escoger el mejor método para cada aplicación en concreto. Sobre el enfoque basado en la medición de potencia consumida, se han aportado distintas contribuciones, haciendo especial énfasis en la compensación de par electromagnético, métodos de búsqueda infinita, análisis de la variación de la constante de tiempo del rotor y discusión de los puntos de medida de la potencia activa consumida. A su vez, se ha contribuido con un estudio teórico-analítico de las limitaciones físicas que aparecen cuando se trabaja con flujos reducidos en un accionamiento. Finalmente, la aportación más original en la tesis es el diseño de un supervisor basado en lógica difusa que permite optimizar energía en régimen transitorio utilizando niveles de flujo por debajo de su valor nominal. La tesis tienen un carácter eminentemente práctico, con resultados experimentales de todas las contribuciones aportadas.

La humitat és un dels paràmetres més característics del sòl i el seu coneixement té interès des de diversos àmbits de la enginyeria. Conèixer la humitat mitjançant la impedància elèctrica planteja un estudi acurat de les tècniques de mesura per determinar quins factors o components es mesuren realment. Cal saber, a més, si corresponen a la presència i quantificació de la humitat o a interferències com fenòmens de transducció iònico electrònica, fenòmens en el si del material o limitacions pròpies de la instrumentació, sovint poc aprofundits per la bibliografia. L'estudi teòric de les propietats elèctriques, conductivitat i permitivitat, de les barreges estableix unes directrius o punts de partida. El sòl és un sistema de partícules amb tres fases: la sòlida, l'electrolítica i els buits, que es comporta com un dielèctric compost amb moltes pèrdues. La interacció entre fases modifica les propietats elèctriques de les barreges teòriques i ens porta a l'estudi detallat de diverses lleis pseudoempíriques i al plantejament d'un model propi.S'han analitzat les tècniques clàssiques de mesura d'impedància elèctrica, abast, validesa i limitacions quan s'estudia el medi sòl. La no consideració dels punts febles o el seu oblit pot portar a interpretacions errònies. Aquesta anàlisi de tècniques de mesura i l'estudi elèctric de materials ha portat al desenvolupament de cèl.lules adaptades a diferents estratègies de mesura, a la combinació de diversos instruments i a la connexió adient de les parts amb diverses solucions originals.La conductivitat dels sòls no depèn de la freqüència en el marge estudiat (1 Hz a 100 MHz); sí que depèn dels continguts de sals dissoltes en l'electròlit. A partir d'un llindar, hi ha una relació lineal entre conductivitat i humitat en sòls de tipus sorrenc. En canvi, la relació en sòls llimosos i argilosos és de tipus potencial fins a una saturació. A freqüència baixa, no és possible mesurar la permitivitat de sòls atesa la influència de la conductivitat. A freqüències superiors a 1 MHz, la relació permitivitat humitat és aproximadament lineal en sòls sorrencs i potencial en sòls llimosos i argilosos. Aquests resultats s'han contrastat amb els models bibliogràfics, que s'han adaptat o modificat.L'anàlisi i desenvolupament de les tècniques de mesura i els models elèctrics de sòls permeten conèixer el contingut d'humitat dels sòls, tot i que cal un coneixement del tipus de sòl de què es tracta i de la concentració inicial de l'electròlit. Les tècniques desenvolupades complementen de forma ràpida i barata les tècniques clàssiques no elèctriques i poden substituir les si s'accepta una incertesa del 5%.

En esta tesis se trata el problema de integración de servicios en redes ATM. En particular, el trabajo se centra en los servicios que incorporan información de vídeo digital.La tesis se compone en cinco capítulos. El primer capítulo presenta el escenario y la motivación en el que se enmarca este trabajo, introduciéndose las técnicas y conceptos empleados para su desarrollo. En los tres capítulos centrales se formulan los problemas actuales tratados en esta tesis y se discuten las soluciones planteadas y estandarizadas hasta el momento. Asimismo, se proponen nuevas maneras de abordar cada problemática presentando en cada caso una solución contrastada. Finalmente, en el último capítulo se enumeran las conclusiones obtenidas y se proponen nuevas líneas de investigación derivadas del presente estudio. El trabajo desarrollado puede estructurarse en tres fases asociadas con la presentación realizada en los tres capitulos centrales:i ) En el capítulo 2 se presentan las distintas técnicas empleadas para la codificación de vídeo digital y se describe el algoritmo de codificación MPEG-I, el cual se ha revelado como el más eficiente en cuanto al nivel de compresión obtenido para un nivel de calidad dado. Fijando diferentes niveles de calidad de la imagen, objetivos o subjetivos, se desarrolla un detallado análisis de elección de los valores de los parámetros de codificación MPEG-I que maximizan el rango de compresión.Asimismo, se establecen las dependencias entre los valores de los parámetros, la calidad objetiva y la tasa binaria media generada en la codificación. A través del análisis estadístico de la tasa binaria generada por cuadro, para cada modo de codificación del algoritmo MPEG-I se resaltan las dependencias entre los valores de los parámetros de codificación y su impacto en la tasa binaria resultante.Se proponen distintos mecanismos de funcionamiento de un codificador MPEG-I y se discuten su cualidades en cuanto a su adecuación para la transmisión sobre redes ATM y en cuanto a la calidad, objetiva y subjetiva, obtenida. Los mecanismos de funcionamiento se comparan a partir de la tasa binaria y del nivel SNR resultante de la codificación de distintas secuencias. Finalmente, se propone un esquema de codificación MPEG-I para la transmisión de vídeo digital sobre redes ATM. Este esquema se caracteriza por mantener un nivel de calidad subjetiva semi-constante y presenta una gran simplicidad en su funcionamiento.ii ) En capítulo 3 se plantean las distintas técnicas de modelado de fuentes de tráfico para redes ATM y, en particular, el estudio se centra sobre el tráfico generado por los codificadores de vídeo MPEG VBR. Se discuten las distintas variables aleatorias que se pueden emplear para la caracterización de estas fuentes y cuáles son los parámetros que debería capturar un modelo.Se propone una nueva técnica de modelado a nivel de cuadro basada en la caracterización individual de cada modo de funcionamiento de la codificación MPEG. Sobre este esquema de síntesis de tráfico se desarrollan cuatro modelos. Tras la evaluación de los modelos se concluye que los modelos de fluidos son los más adecuados para la caracterización del tráfico vídeo MPEG VBR y que los modelos autoregresivos son válidos para la predicción y suavizado de este tipo de tráfico. A partir de la consideración de la conformación del tráfico de vídeo MPEG VBR, dado su interés por la eliminación de las nocivas llegadas periódicas a los multiplexores y conmutadores de las redes ATM, propias de las variaciones intrínsecas de la tasa binaria generada por el codificador, se elabora un nuevo modelo de fluidos a nivel de GoP. Este modelo se muestra especialmente adecuado para la captura del comportamiento del tráfico de vídeo MPEG VBR entregado a la red. El modelo de fluidos a nivel de GoP presenta como mejora, respecto a los modelos de este género propuestos en la actualidad, un buen ajuste de los histogramas resultantes de la codificación real y una perfecta aproximación a corto y largo plazo de la función de autocovarianza. Como contribución a la suavización del tráfico de vídeo MPEG VBR se confecciona un nuevo modelo ARIMA que, si bien no puede utilizarse para la síntesis de tráfico artificial de este tipo de fuentes, se muestra como un excelente predictor de tráfico, por lo que puede ser empleado en la conformación predictiva. Cabe destacar que el valor de los parámetros de este predictor, obtenidos a partir del estudio de diferentes secuencias de larga duración, se mantienen casi invariantes, incluso para distintos pasos de cuantificación del codificador. iii) En el capítulo 4 se estudia la transmisión de la información generada por las fuentes de vídeo MPEG VBR sobre redes que emplean ATM. Se desarrolla un análisis de la multiplexación estadística a través de simulación para una probabilidad de pérdida aceptable en este tipo de servicios y distintas restricciones de retardo máximo. Este análisis permite cuantificar la ganancia de multiplexación estadística para distintas combinaciones de fuentes de vídeo compartiendo los mismos recursos de red. A partir del estudio del tráfico agregado se propone un nuevo modelo ARMA capaz de captura el comportamiento del tráfico entrante en un multiplexor estadístico. Para la síntesis de este modelo se propone un nuevo rocedimiento basado en la estacionalidad presentada por la función de autocovarianza de la serie temporal del número de celdas generadas por intervalo de slice. Finalmente, se plantea un esquema de para la transmisión de vídeo MPEG VBR sobre redes ATM que incorpora un dispositivo cuyas funciones son monitorizar el cumpliento de contrato establecido con la red, detectar el nivel de actividad de la secuencia de vídeo digital y regular la tasa binaria generada por el codificador en situaciones de congestión.

Esta tesis se enmarca dentro del trabajo que se realiza en el Grup de Química Quàntica de la Universitat Rovira i Virgili y en ella se ha abordado el estudio teórico de varios sistemas moleculares fotosensibles de interés sintético y tecnológico. El uso de métodos ab initio ha permitido evaluar la naturaleza de los estados excitados implicados, las geometrías y energías de las especies que se forman y los mecanismos que conducen a sus transformaciones fotoquímicas, así como examinar el efecto producido en el mecanismo de reacción por factores como la variación de los grupos sustituyentes o el medio de reacción. Para ello, ha sido necesario el análisis de las superficies de energía potencial de los estados excitados de menor energía en cada uno de los sistemas en los que se producen las reacciones fotoquímicas estudiadas. Es esencial localizar puntos críticos (mínimos y estados de transición), caminos de reacción y puntos de interacción entre superficies, como son intersecciones cónicas, cruces reales y cruces evitados. Una condición imprescindible, que implica una dificultad importante añadida, es que es necesario llevar a cabo estos cálculos con una precisión similar a la del estado fundamental, por lo es indispensable el uso de una metodología ab initio que proporcione una descripción precisa de las superficies de energía potencial de los estados excitados implicados. Esta memoria se ha estructurado de la siguiente forma: el capítulo 2 consiste en una introducción general que incluye los aspectos básicos a considerar en las reacciones fotoquímicas, mientras que en el capítulo 3 se describen los métodos teóricos que se han utilizado en el estudio de las reacciones estudiadas. El capítulo 4 está dedicado al estudio de los mecanismos de las diferentes transformaciones fotoquímicas que sufren los derivados de biciclo[3.1.0]-3-hexen-2-onas, se han comparado las reacciones competitivas y se ha determinado la naturaleza electrónica de los intermedios de reacción que se generan. En este capítulo se incluyen también la tautomerización ceto-fenólica, ya que es la última etapa de reacción de una transposición de las biciclohexenonas, y el mecanismo de interconversión entre los isómeros más importantes del fenol. Se ha evaluado además la entalpía de disociación del enlace OH en la molécula de fenol y su barrera de rotación interna. En el capítulo 5 se han estudiado diferentes sistemas con grupos  donor-aceptor en los que se pueden producir reacciones de transferencia intramolecular de carga. Se ha determinado el mecanismo por el cual transcurren estas reacciones, la naturaleza electrónica de las especies implicadas y el papel que juega el medio de reacción en el fenómeno de la fluorescencia dual. El capítulo 6 aborda los procesos que se producen en moléculas cuyas propiedades cromáticas se pueden intercambiar reversiblemente mediante el uso de una fuente de radiación. En concreto se han estudiado los isómeros cis y trans de la molécula de merocianina y se ha establecido el mecanismo de la reacción fotoquímica que conduce a la formación de la molécula de benzopirano. Por último, en el capítulo 7 se presentan las principales conclusiones extraídas de los capítulos anteriores. / This thesis is in the line with the work performed in the Grup de Química Quàntica of the Universitat Rovira i Virgili and it covers the theoretical study of several photosensitive molecular systems with synthetic and technological interest. The use of ab initio methods has allowed to evaluate the nature of the excited states implied in the reactions, the geometries and energetics of the species that are formed and the mechanisms that lead to the photochemical transformations, as well as to examine the effect produced in the reaction mechanism by factors like the variation of the substituent groups or the reaction field. For this reason, it has been necessary the analysis of the potential energy surfaces of the lower energy excited states in each of the systems in those it is produced the photochemical reactions studied. It is essential to locate critical points (minima and transition states), reaction pathways and interaction points between surfaces, as it is the case of conical intersections, real crossings and avoided crossings. An indispensable condition, which implies an important added difficulty, is that it is necessary to carry out these calculations with a precision similar to that of ground state, for it the use of an ab initio methodology has been indispensable because it provides an accurate description of the potential energy surfaces of the excited states involved in the reaction. This memory is organized in the following way: chapter 2 consists of a general introduction that includes the basic aspects that one has to take in consideration regarding to the photochemical reactions, whereas chapter 3 collects a description of the theoretical methods that have been used in the study of these photochemical reactions. Chapter 4 is dedicated to the study of the reaction mechanisms of the different photochemical transformations that suffer the bicyclo[3.1.0]-3-hexen-2-ones and their derivatives. The competitive reactions have been compared and it has been possible to elucidate the electronic nature of the reaction intermediates generated in the rearrangement. This chapter includes also the keto/phenol tautomerism, since it is the last step of the bicyclohexenones rearrangement, and the interconversion mechanism between the most important isomerics of phenol. There has been evaluated the OH bond dissociation enthalpy (BDE) in phenol molecule and the rotation barrier through the OH bond. Chapter 5 involved the study of different systems with  groups donor-acceptor united by a single bond that can produce intramolecular charge transfer reactions. It has been possible to establish the mechanism for which there pass these reactions, the electronic nature of the species involved and the role that the polar medium plays in the phenomenon of the dual fluorescence. Chapter 6 raises the processes that take place in molecules whose chromatic properties can be reversibly interchanged by the use of a radiation source. More specifically, it has been studied the cis/trans isomerism in a merocyanine molecule and it has been established the photochemical ring-closure mechanism that leads to the formation of the benzopyran molecule. Finally, in chapter 7 there are collected the main conclusion extracted from the previous chapters.

El objetivo de esta tesis es el estudio de la dinámica de los láseres de semiconductor (LS) con realimentación óptica, tanto desde el punto de vista experimental como numérico. La reflexión de la luz emitida por el láser, debida a la presencia de un espejo externo, es capaz de inducir una dinámica caótica en su intensidad de salida. Concretamente, cuando el láser es bombeado cerca de su corriente umbral, puede entrar en el régimen de fluctuaciones de baja frecuencia (LFF), caracterizado por repentinas caídas de su intensidad a tiempos irregulares. El comportamiento pulsado, y caótico, en este régimen es de especial interés desde el punto de vista de la dinámica de sistemas no-lineales, pero también por sus aplicaciones en comunicaciones ópticas.Si queremos resumir los resultados de esta tesis ordenados cronológicamente,debemos empezar hablando de ruido. El efecto de el ruido en un sistema no-lineal puede ser de gran ayuda en la obtención de una respuesta más regular, efectos como la resonancia coherente o la resonancia estocástica han dado buena prueba de ello. Con el objetivo de observar ambos fenómenos en el comportamiento pulsado de un láser en régimen de LFF, se realizan simulaciones numéricas a partir del modelo de Lang-Kobayashi (LK), que describe la evolución del campo eléctrico y los portadores en un LS. Los resultados obtenidos demuestran que añadiendo cierta cantidad de ruido externo a través de la corriente de bombeo, los pulsos observados en la intensidad de salida se vuelven más regulares, que es la característica típica de la resonancia de coherencia (RC). Si la corriente de bombeo está modulada con una señal periódica de cierta frecuencia, se puede observar cómo el ruido externo ayuda al sistema a seguir dicha frecuencia, lo que se refleja en la intensidad de salida con unas caídas no sólo más regulares, sino también a la frecuencia de forzamiento. Este fenómeno, observado en diversos sistemas no-lineales, se conoce como resonancia estocástica (SR). Los estudios realizados permiten observar que no sólo la amplitud del ruido es importante, sino también su tiempo de correlación, debiéndose ajustar ambos parámetros para poder observar dichas resonancias. En relación con el efecto del ruido en estos sistemas, se estudia (experimental y numéricamente) el caso de un láser en LFF cuando es modulado con dos frecuencias, observando resonancia a frecuencias no presentes en el sistema. Estos resultados son la primera evidencia experimental de este fenómeno, bautizado como resonancia fantasma (GR), el cual sólo habia sido predicho teóricamente hasta el momento.Paralelamente, se analizan los efectos del acoplamiento de dos sistemas caóticos, en nuestro caso dos láseres en régimen de LFF. Los resultados demostran que el acoplamiento puede incrementar la respuesta de un sistema no lineal a un señal periódica externa.Se profundiza también en el estudio del comportamiento multimodo de los láseres de semiconductor con realimentación óptica. Se presentan resultados experimentales y numéricos del comportamiento de los modos longitudinales en el régimen de LFF, observándose como, cuando la intensidad total cae, se activan modos laterales que hasta el momento permanecian apagados. Finalmente, y continuando con el estudio de la dinámica multimodo, se analiza la sincronización de dos láseres multimodo mediante una extensión del modelo de LK, observándose sincronización generalizada y anticipada, tanto de la intensidad total, como entre los modos longitudinales de cada láser. Estos resultados sugieren la utilización de este tipo de láseres para la transmisión de mensajes multiplexados.

En aquesta memòria es presenten diversos treballs d'investigació centrats en l’automatització d’operacions agrícoles mitjançant l’aplicació de diverses tècniques de processament d’imatge. En primer lloc es presenta un mètode desenvolupat per detectar i comptar raïms mitjançant la localització de pics d'intensitat en superfícies esfèriques. En segon lloc es desenvolupa un sistema de recol•lecció automàtica de fruita mitjançant la combinació d'una càmera estereoscòpica de baix cost i un braç robòtic. En tercer lloc es proposa una aplicació en què es desenvolupa un mètode basat en l'ús de la informació de color per a la verificació d'una varietat de nectarines de forma automàtica i individual en una línia d’embalatge de fruita. Finalment s’han estudiat les correlacions entre els paràmetres de qualitat de la fruita i el espectre visible de la seva pell amb l’objectiu de controlar la seva qualitat de forma no destructiva durant el seu emmagatzematge. / En esta memoria se presentan diversos trabajos de investigación centrados en la automatización de operaciones agrícolas mediante la aplicación de distintas técnicas de procesado de imágenes. En primer lugar se presenta un método desarrollado para detectar y contar uvas rojas mediante la identificación de picos de intensidad en las superficies esféricas. En segundo lugar se desarrolla un sistema de recolección automática de fruta mediante la combinación de una cámara estereoscópica de bajo coste y un brazo robótico. En tercer lugar se propone una aplicación en la que se desarrolla un método de procesamiento de imágenes basado en el uso de la información de color para la verificación de una variedad de nectarinas de forma automática e individual en una línea de envasado de fruta. Finalmente se han estudiado las correlaciones entre los parámetros de calidad de la fruta y el espectro visible de su piel con el fin de controlar su calidad de forma no destructiva durante el almacenamiento. / This memory introduces several research works developed to automate agricultural tasks by applying image processing techniques. In the first place a new image processing method is proposed for detecting and counting red grapes by identifying specular reflection peaks from spherical surfaces. The proposal of the second application is to develop an automatic fruit harvesting system by combining a low cost stereovision camera and a robotic arm. The third application proposed is to develop a novel image processing method based on the use of color information to verify an in-line automatic and individual nectarine variety verification in a fruitpacking line. Finally, a study focused on assessing correlations between post-storage fruit quality indices and the visible spectra of the skin of the fruit is proposed in order to control fruit quality in a non-destructive way during the storage.