La tesis está centrada en los biorreactores en "fed-batch", dada la importancia de estos reactores agitados de alta densidad para la producción industrial eficiente de proteinas, encimas,.... utilizando microorganismos modificados genéticamente. El problema real está caracterizado por la escasez de medidas en línea. Otros problemas importantes son la (fuerte) incertidumbre paramétrica y la presencia significativa de no linealidades. Además de los problemas comentados, en el caso de biorreactores en ``fed-batch'' es necesario tratar con equilibrios parciales, es decir, sólo respecto a una parte de las variables. Los objetivos principales de la tesis son: - La búsqueda de un conjunto limitado de estructuras de modelos representando la mayor parte de los casos de interés industrial. - La solución, como primer paso en una aproximación de ``abajo-arriba'', del problema de control para el caso de cultivos puros con un sólo substrato limitante y asumiendo el oxígeno está en exceso. - El diseño de controladores para regular la tasa específica de crecimiento de los microorganismos. Utilizando solamente medidas en línea de biomasa y volumen, sin ninguna estimación de la tasa de crecimiento ni de ninguna otra variable. Y, finalmente, teniendo en cuenta las no linealidades del sistema, la incertidumbre y otros fenómenos. - Tratar el problema citado anteriormente de estabilidad parcial. El último punto ha marcado la elección de las posibles técnicas a estudiar para resolver el problema de control. En concreto: - Técnicas de control geométrico(Fradkov et al.). El problema de control de biorreactores puede ser visto como uno de "control de coordinación". La solución está relacionada con algunas propiedades específicas de los sistemas como la invarianza y la atractividad local de conjuntos no triviales en el espacio de estados. - Flatness. Aunque comunmente asociada con la linealización exacta, un sistema puede ser plano dentro de un subconjunto del espacio de estados sin ...... / Picó Marco, E. (2004). Nonlinear robust control of biotechnological processes. Application to fed-batch bioreactors [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2901 / Palancia

En este proyecto profesional se presenta el “Diseño y la Implementación de un Sistema Automático de Matizado de Colores” que permite reproducir colores de pintura deseados mediante la combinación y dosificación de cinco colores base. El funcionamiento del equipo de matizado se desarrolla en 3 etapas. La primera es la etapa de obtención del color de la pintura que se desea reproducir, y que se puede realizar de manera manual o automática a través de un sensor de color. La segunda es la etapa de procesamiento en la cual, a través de ciertos algoritmos, se determinan las cantidades de pinturas base que se deben mezclar para generar el color deseado y producir la cantidad de pintura requerida. La tercera etapa es la de control, la cual consiste en controlar la apertura y cierre de válvulas, de acuerdo a las cantidades volumétricas de pintura encontradas y a la lectura de los sensores de nivel que permiten determinar la cantidad de cada pintura base que ha ingresado al recipiente de mezclado. En esta etapa también se controla el mezclado de la pintura a través del movimiento de las paletas de mezclado y homogenización. / Tesis

El procedimiento de calibrado de una cámara acaba siendo un paso necesario para la obtención de información 3D del entorno a partir de imágenes 2D del mismo. Existen diferentes técnicas las cuales se basan en fotogrametría o autocalibración. Los métodos basados en fotogrametría capturan una imagen de una escena conocida compuesta por una plantilla tridimensional, bidimensional o unidimensional. Las técnicas de auto calibración se basan en la obtención de varias imágenes de una misma escena aprovechando la rigidez de la misma para establecer restricciones que permitan realizar la calibración de la cámara. Como resultado de la calibración de la cámara se obtienen los parámetros intrínsecos y extrínsecos de la misma. La obtención de todos los parámetros de la cámara mediante calibración, no es exacta debido a imprecisiones que perturban el proceso. Estas imprecisiones surgen por imperfecciones constructivas de las lentes, desalineamientos mecánicos de las mismas o del sensor, y también por procesar la imagen y obtener posiciones de los puntos dentro de ellas. Los resultados dependen tanto de la plantilla de calibración utilizada, como del algoritmos para resolverla, así como del tratamiento previo que se les pueda realizar a los datos. Desde el punto de vista que es imposible obtener una valor exacto para cada uno de los parámetros de la cámara, resulta interesante obtener un intervalo. Estas incertidumbres asociadas a los parámetros de la cámara permitirán mejorar los procedimientos de reconstrucción 3D y de medida que se realicen a partir de los mismos. También, a la hora de calibrar una cámara surgen preguntas acerca del algoritmo o plantilla a utilizar, nº de puntos a colocar en la plantilla, nº de imágenes a tomar de la misma, así como las posiciones y orientaciónes desde las que tomar las imágenes. Esta tesis pretende dar respuesta a todas estas cuestiones. En primer lugar se adopta el método de calibración que mejor resultados obtiene basándose en los métodos e / Ricolfe Viala, C. (2006). Caracterización y optimización del proceso de calibrado de cámaras basado en plantilla bidimensional [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1858 / Palancia

El temblor es una oscilación rítmica involuntaria de una parte del cuerpo. Aunque todas las personas tenemos una pequeña componente del temblor, existen patologías con temblores muy discapacitantes. Los temblores patológicos son el trastorno del movimiento más frecuente y en muchos casos son resistentes a los tratamientos habituales farmacológicos o quirúrgicos . La existencia de ortesis para la supresión del temblor puede ser una alternativa a los tratamientos establecidos en aquellos casos en que éstos no son eficaces o el paciente los rechaza. En el diseño de ortesis para la supresión del temblor es necesario tener en cuenta, además de los principios ortésicos comúnmente establecidos, otra serie de factores debidos al carácter intrínsecamente dinámico del temblor. Estos factores se han resumido en tres principios: 1. Restringir el desplazamiento relativo entre apoyos de segmentos corporales consecutivos para aumentar la rigidez dinámica efectiva de los contactos ortesis segmento corporal. 2. Aumentar la presión de contacto de los apoyos de la ortesis (con respecto a las ortesis convencionales) con el objeto de aumentar la rigidez dinámica efectiva de los contactos ortesis segmento corporal. 3. Diseñar los apoyos de las ortesis de modo que el contacto con el segmento corporal se realice en tres puntos no alineados del segmento con el objeto de garantizar la alineación ortesis segmento corporal. Además, se ha caracterizado el temblor patológico para conocer de qué modo sus parámetros dinámicos se relacionan con la severidad del temblor y para estimar los esfuerzos articulares asociados al movimiento tembloroso. Con todo ello se han diseñado y construido dos ortesis de miembro superior para la supresión del temblor patológico. Una de las ortesis está accionada mediante motores de corriente continua y controla los movimientos de flexoextensión del codo, flexoextensión de la muñeca y pronosupinación del antebrazo. La otra ortesis utiliza un amortiguador line / Belda Lois, JM. (2009). Principios biomecánicos para la supresión del temblor por medios ortésicos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4702 / Palancia

El desarrollo de observadores para la estimación de variables y/o parámetros en un proceso biotecnológico es el tema central del presente trabajo. Se aborda así el desarrollo de un observador de estados que considera en su diseño las incertidumbres presentes en el modelado del sistema, definidas éstas dentro de un politopo cuyos vértices son los límites de operación del sistema. Este desarrollo se presenta en dos vertientes. Una es la aplicación del concepto a un observador Luenberger clásico. Este desarrollo tiene como principal característica que la matriz de ganancia es determinada empleando el procedimiento de desigualdades matriciales lineales (LMI). La otra aplicación es hacia un observador híbrido, el cuál se compone de un observador Luenberger, desarrollado bajo el esquema mencionado anteriormente, y un observador Asintótico, en el cuál mediante un parámetro que depende del modelo, hace que el observador transite entre uno u otro tipo de observador. Además se desarrolla una extensión del observador híbrido para aplicarse a un esquema multifrecuencial, el cuál se define mediante las medidas disponibles en línea y las medidas realizadas fuera de línea y con retardo. Estas propuestas se comparan con un observador asintótico clásico y un filtro Kalman extendido, mostrándose los resultados de la misma bajo condiciones de simulación. / Chiu Nazaralá, R. (2009). Análisis y desarrollo de observador empleando LMI aplicado a bioprocesos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6883 / Palancia

Los sistemas con retardo temporal aparecen con frecuencia en el ámbito de la ingeniería, por ejemplo en transmisiones hidráulicas o mecánicas, procesos metalúrgicos o sistemas de control en red. Los retardos temporales han despertado el interés de los investigadores en el ámbito del control desde finales de los años 50. Se ha desarrollado una amplia gama de herramientas para el análisis de su estabilidad y prestaciones, especialmente durante las dos últimas décadas. Esta tesis se centra en la estabilización de sistemas afectados por retardos temporales en la actuación y/o la medida. Concretamente, las contribuciones que aquí se incluyen tienen por objetivo mejorar las prestaciones de los controladores existentes en presencia de perturbaciones. Los retardos temporales degradan, inevitablemente, el desempeño de un bucle de control. No es de extrañar que el rechazo de perturbaciones haya sido motivo de estudio desde que emergieron los primeros controladores predictivos para sistemas con retardo. Las estrategias presentadas en esta tesis se basan en la combinación de controladores predictivos y observadores de perturbaciones. Estos últimos han sido aplicados con éxito para mejorar el rechazo de perturbaciones de controladores convencionales. Sin embargo, la aplicación de esta metodología a sistemas con retardo es poco frecuente en la literatura, la cual se investiga exhaustivamente en esta tesis. Otro inconveniente de los controladores predictivos está relacionado con su implementación, que puede llevar a la inestabilidad si no se realiza cuidadosamente. Este fenómeno está relacionado con el hecho de que las leyes de control predictivas se expresan mediante una ecuación integral. En esta tesis se presenta una estructura de control alternativa que evita este problema, la cual utiliza un observador de dimensión infinita, gobernado por una ecuación en derivadas parciales de tipo hiperbólico. / Time-delay systems are ubiquitous in many engineering applications, such as mechanical or fluid transmissions, metallurgical processes or networked control systems. Time-delay systems have attracted the interest of control researchers since the late 50's. A wide variety of tools for stability and performance analysis has been developed, specially over the past two decades. This thesis is focused on the problem of stabilizing systems that are affected by delays on the actuator and/or sensing paths. More specifically, the contributions herein reported aim at improving the performance of existing controllers in the presence of external disturbances. Time delays unavoidably degrade the control loop performance. Disturbance rejection has been a matter of concern since the first predictive controllers for time-delay systems emerged. The key idea of the strategies presented in this thesis is the combination of predictive controllers and disturbance observers. The latter have been successfully applied to improve the disturbance rejection capabilities of conventional controllers. However, the application of this methodology to time-delay systems is rarely found in the literature. This combination is extensively investigated in this thesis. Another handicap of predictive controllers has to do with their implementation, which can induce instability if not done carefully. This issue is related to the fact that predictive control laws take the form of integral equations. An alternative control structure that avoids this problem is also reported in this thesis, which employs an infinite-dimensional observer, governed by a hyperbolic partial differential equation. / Sanz Díaz, R. (2018). Robust control strategies for unstable systems with input/output delays [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/111830 / TESIS

Los problemas de optimización de desigualdades matriciales lineales en control borroso se han convertido en la herramienta más utilizada en dicha área desde los años 90. Muchos sistemas no lineales pueden ser modelados como sistemas borrosos de modo que el control borroso puede considerarse como una técnica de control no lineal. Aunque se han obtenido muchos y buenos resultados, quedan algunas fuentes de conservadurismo cuando se comparan con otros enfoques de control no lineal. Esta tesis discute dichas cuestiones de conservadurismo y plantea nuevos enfoques para resolverlas. La principal ventaja de la formulación mediante desigualdades matriciales lineales es la posibilidad de asegurar estabilidad y prestaciones de un sistema no lineal modelado como un sistema borroso Takagi-Sugeno. Estos modelos están formados por un conjunto de modelos lineales eligiendo el sistema a aplicar mediante el uso de unas reglas borrosas. Estas reglas se traducen en funciones de interpolación o de pertenecía que nos indican el grado de validez de un modelo lineal respecto del resto. El mayor problema que presentan estas técnicas basadas en desigualdades matriciales lineales es que las funciones de pertenencia no están incluidas en las condiciones de estabilidad del sistema, lo que significa que se prueba la estabilidad y prestaciones para cualquier forma de interpolación entre los diferentes modelos lineales. Esto genera una fuente de conservadurismo que sería conveniente limitar. En la tesis doctoral se presentan varias metodologías capaces de trasladar la información de las funciones de pertenencia del sistema al problema basado en desigualdades matriciales lineales de estabilidad y prestaciones. Las dos principales aportaciones propuestas se basan, respectivamente, en introducir una serie de matrices de relajación que permitan incorporar esta información y en aprovechar la descripción de una amplia clase de sistemas borrosos en productos tensoriales de... / Ariño Latorre, CV. (2008). Relaxed LMI conditions for control of nonlinear Takagi-Sugeno models [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8301 / Palancia

Los trabajos en el área de control de finales del siglo de XIX y principios del siglo XX, describían el modelado, análisis y diseño de sistemas lineales empleando herramientas matemáticas bien definidas como el álgebra lineal y el cálculo diferencial. Sin embargo, a mediados de los años 40 comienzan a surgir trabajos que introducen el concepto de sistemas no lineales. A partir de este momento, el interés por el desarrollo de herramientas teóricas para el análisis y diseño de controladores no lineales fue en aumento. En la actualidad, existen diversas metodologías que son empleadas en el análisis y diseño de sistemas de control no lineales. Sin embargo, no existe una teoría generalizada análoga al álgebra lineal y el cálculo diferencial de los sistemas lineales. Por ello, las líneas de investigación que abordan el estudio de procesos no lineales se encuentran en continua evolución. En primer lugar, la tesis presentada aborda el estudio del estado del arte de algunas de las técnicas más destacadas para el modelado e identificación de sistemas no lineales. El documento de tesis hace especial hincapié en las técnicas que emplean modelos borrosos con estructura Takagi-Sugeno (TS). Una vez introducidos los modelos borrosos TS, se presenta el estado del arte en el diseño de contralores borrosos denominadas Compensadores Paralelos Distribuidos (PDC) y su aplicación al control predictivo. Asimismo, se describen los fundamentos matemáticos necesarios para la reformulación del problema de diseño de PDC en términos de Desigualdades Matriciales Lineales (LMIs). La revisión del estado del arte que se realiza en el documento de tesis, pone de manifiesto la dificultad existente cuando se aborda el diseño de controladores borrosos predictivos. El principal inconveniente es la resolución del problema de optimización que se plantea al aplicar la filosofía de control predictivo. / García-Nieto Rodríguez, S. (2010). Identificación y control predictivo Fuzzy T-S en espacio de estados. Una aproximación al control no lineal [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8328 / Palancia

En esta tesis doctoral se aborda el problema del control predictivo sujeto a restricciones definidas como la unión no convexa de varios poliedros. Los controladores propuestos son de utilidad, por un lado, para procesos que presentan de manera natural restricciones de dicha forma y, por otra parte, como una alternativa al control predictivo no lineal cuando períodos de muestreo bajos no permiten la aplicación de programación no lineal. En los primeros capítulos del trabajo se demuestra la existencia de una solución explícita a los problemas de optimización que aparecen al plantear este tipo de controladores predictivos. Dicha solución es afín a tramos definidos mediante desigualdades lineales y cuadráticas. Se introducen dos metodologías diferentes para la obtención de esta solución explícita: la metodología de intersección, división y unión y la de la envolvente convexa. La primera de estas metodologías se basa en formular subproblemas con las restricciones convexas cuya unión forma las restricciones originales y obtener la solución explícita del problema original a partir de las soluciones de dichos subproblemas. La segunda metodología planteada se basa en el cálculo de la envolvente convexa de los conjuntos de restricciones y la obtención de la solución explícita del problema convexo definido por estas nuevas restricciones. Se demuestra como parte de las regiones de la solución explícita del problema original coinciden con las del nuevo problema, y se propone un procedimiento para identificarlas y obtener el resto de regiones, completando la solución explícita buscada. Se estudian también algoritmos eficientes para la implementación en línea de leyes de control explícitas como las obtenidas. En particular, se propone un algoritmo basado en un árbol binario de una partición lineal y una comparación de índices de costes en las regiones en las que sea necesario. / Pérez Soler, E. (2011). CONTROL PREDICTIVO SUJETO A RESTRICCIONES POLIÉDRICAS NO CONVEXAS: SOLUCIÓN EXPLÍCITA Y ESTABILIDAD [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/9315 / Palancia

El Control Predictivo Basado en Modelos (CPBM) optimiza un índice que incorpora un parámetro de penalización para las acciones de control lambda, con el fin de que no sean demasiado bruscas, a la vez que se mejora la robustez del sistema. El principal inconveniente radica en que el sintonizado de lambda se suele regir por criterios empíricos, y poco orientados a la mejora de la robustez. De entre las diferentes técnicas de mejora de la robustez en CPBM se destaca la optimización Min-Max de las especificaciones, donde se resuelve el problema de optimización para el peor modelo en una región acotada. Desde otro punto de vista, el principio de mínimos cuadrados está presente en numerosas teorías de identificación y control. De hecho el CPBM se puede plantear como un problema de mínimos cuadrados. Su principal inconveniente radica en que es sensible a los errores en los datos (mal condicionamiento), lo cual se puede mejorar regularizando el problema mediante el parámetro de regularización lambda ajustado empíricamente (análogo al parámetro lambda de penalización del esfuerzo de control en CPBM). La técnica BDU (Bounded Data Uncertainties) es una técnica de regularización de problemas de mínimos cuadrados, originalmente desarrollada para problemas de estimación, y poco usada en control, salvo el controlador lineal cuadrático (LQR) con horizonte de predicción finito considerando incertidumbre paramétrica. Dicha técnica diseña el parámetro de regularización lambda teniendo en cuenta la cota de la incertidumbre presente en el sistema y plantea el problema como una optimización Min-Max. Por lo tanto se puede establecer la analogía con el problema Min-Max de CPBM robusto, así el objetivo principal de la tesis consiste en usar la técnica BDU para sintonizar lambda de modo guiado y con el fin de mejorar la robustez del sistema. Otro objetivo adicional es asegurar la estabilidad. Por tanto, se pretende plantear un LQR robusto y estable, denominado LQR-BDU, robusto por usar / Ramos Fernández, C. (2007). Control predictivo basado en modelos (CPBM) robusto con BDU [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1844 / Palancia