Actualmente, a nivel mundial el uso de sistemas embebidos tiene cada día mayor demanda. Claro ejemplo de ello se puede apreciar en los diferentes lugares en que se presenta: los móviles, los reproductores MP3, consolas de videojuegos, impresoras e incluso electrodomésticos como hornos microondas o lavadoras que contienen sistemas embebidos que facilitan su operación. Un campo de aplicación de los sistemas embebidos, es el control y automatización de máquinas industriales. Éste es el caso de las balanzas dinámicas que se abordará en el desarrollo de la presente tesis. El objetivo del sistema embebido en una balanza dinámica es adquirir los datos, analizarlos y de acuerdo a ello realizar una acción. Además de estas características, el sistema embebido brinda la posibilidad de almacenar los datos mediante un gestor de base de datos y la modificación del diseño de la interfaz. Características que se desean implementar a una máquina que carece de ellos a manera de mejoramiento tecnológico. Tomando en cuenta estas necesidades, el objetivo general de este trabajo de tesis es presentar las características importantes y fundamentales que se requiere para la selección del sistema embebido para una máquina industrial, en este caso una balanza dinámica. También dar una introducción del manejo de una herramienta de objetos gráficos para el diseño de una interfaz gráfica que es presentada a través de una pantalla táctil. Luego de la etapa de implementación del sistema se obtuvieron dos resultados importantes. Se ha logrado el control de los principales componentes de una balanza dinámica mediante una interfaz gráfica, diseñado con una herramienta de objetos gráficos llamada QT. Finalmente, se consiguió el almacenamiento de los valores de peso a través de un gestor de base de datos llamado SQLite. / Tesis

Model predictive control (MPC) has been, since its introduction in the late 70’s, a well accepted control technique, especially for industrial processes, which are typically slow and allow for on-line calculation of the control inputs. Its greatest advantage is its ability to consider constraints, on both inputs and states, directly and naturally. More recently, the improvements in processor speed have allowed its use in a wider range of problems, many involving faster dynamics. Nevertheless, implementation of MPC algorithms on embedded systems with resources, size, power consumption and cost constraints remains a challenge. In this thesis, High-Level Synthesis (HLS) is used to implement implicit MPC algo- rithms for linear (LMPC) and nonlinear (NMPC) plant models, considering constraints on both control inputs and states of the system. The algorithms are implemented in the Zynq@ -7000 All Programmable System-on-a-Chip (AP SoC) ZC706 Evaluation Kit, targeting Xilinx’s Zynq@-7000 AP SoC which contains a general purpose Field Programmable Gate Array (FPGA). In order to solve the optimization problem at each sampling instant, an Interior-Point Method (IPM) is used. The main computation cost of this method is the solution of a system of linear equations. A minimum residual (MINRES) algorithm is used for the solution of this system of equations taking into consideration its special structure in order to make it computationally efficient. A library was created for the linear algebra operations required for the IPM and MINRES algorithms. The implementation is tested on trajectory tracking case studies. Results for the linear case show good performance and implementation metrics, as well as computation times within the considered sampling periods. For the nonlinear case, although a high computation time was needed, the algorithm performed well on the case study presented. Because of resources constraints, implementation of the nonlinear algorithm on higher order systems was precluded. / Modellprädiktive Regelung (engl: Model Predictive Control (MPC) ist, seit der Einfüh- rung in den späten 70er Jahren, eine gut angenommene Regelungstechnik, insbesondere für industrielle Prozesse, die typischerweise langsam sind und die online Steuergröße Berechnung ermöglichen. Ihr größter Vorteil ist die Fähigkeit, Beschränkungen bezüg- lich der Steuergrößen und der Regelgrößen zu berücksichtigen. In letzter Zeit hat die Verbesserung der Geschwindigkeit der Prozessoren den Einsatz in einer breitere Pro- blemreichweite mit einer schnelleren Dynamik ermöglicht. Allerdings bleibt die MPC Algorithmus-Implementierung in eingebetteten Systeme mit beschränkte Ressourcen, Größe, Energieverbrauch und Kosten eine Herausforderung. In dieser Arbeit wird die High-Level Synthesis (HLS) benutzt, um implizit MPC Algorithmen für lineare (LMPC) und nichtlineare (NMPC) Regelstrecken zu implemen- tieren, wobei Steuergröße- und Regelgrößenbeschränkungen berücksichtigt werden. Die Algorithmen sind im Zynq@-7000 AP SoC ZC706 Auswertungskit implementiert, wobei auf der Xilinxs Zynq@-7000 AP SoC, der ein allgemeiner Zweck FPGA enthält, abgezielt wird. Ein innere-Punkte Verfahren (engl: Interior-Point Method (IPM)) wird für die Lösung des Optimierungsproblems in jedem Sampling benutzt. Die größte Berechnungs- komplexität bei dem IPM ist die Lösung eines linearen Gleichungssystems. Ein minimaler Residuum-Algorithmus (MINRES) wird für die Lösung dieses Gleichungssystem benutzt, wobei die spezielle Struktur berücksichtigt wird, um das Verfahren recheneffizient zu machen. Es wurde eine Bibliothek mit Funktionen für die benötigten linearen Algebra Operationen in den IPM und MINRES Verfahren entwickelt. Die Implementierung wird in Trajektorieverfolgung Fallstudien getestet. Die Ergeb- nisse für den linearen Fall zeigen gute Leistungen und Metriken, sowie Rechenzeiten innerhalb des berücksichtigten Taktzeiten. Für den nichtlinearen Fall wurde eine ho- he Rechenzeit benötigt. Trotzdem hat der Algorithmus für die vorgestellte Fallstudie gut funktioniert. Infolge der Ressourcenbeschränkungen war die Implementierung des nichtlinearen Algorithmus für Systeme höherer Ordnung verhindert. / Tesis

Las operaciones morfol ogicas son ampliamente usadas en diversas aplicaciones relacionadas con el procesamiento digital de im agenes, permitiendo, entre otras aplicaciones, el reconocimiento de objetos, segmentaci on de im agenes, an alisis de texturas y extracci on de regiones. Este trabajo presenta el dise~no, la descripci on de hardware y caracterizaci on de un coprocesador morfol ogico capaz de ejecutar las operaciones morfol ogicas de dilataci on, erosi on, apertura, cerradura, gradiente interno y gradiente externo. Este coprocesador opera sobre im agenes binarias con una rapidez de procesamiento apropiada. El trabajo parte de los conceptos de operaciones unidimensionales y bidimensionales para llegar a formular una arquitectura basada en arreglos sist olicos que permite el procesamiento de varias - las y columnas de una imagen de manera simult anea. El dise~no de este coprocesador es parametrizable y portable, siendo posible variar el n umero de procesadores elementales que componen el arreglo sist olico y sintetizar el circuito para cualquier tecnolog a disponible. Adem as, el dise~no incluye tambi en la interfaz de comunicaci on entre un procesador y el coprocesador. Finalmente, se presentan resultados de la s ntesis del circuito, as como su consumo de recursos y rapidez de procesamiento para diferentes con guraciones y plataformas. / Tesis

El presente trabajo plantea el desarrollo del software de tiempo real del sistema embebido de la Burbuja Artificial Neonatal, en su Fase Experimental, capaz de controlar simultáneamente las múltiples variables ambientales como temperatura, porcentaje de humedad relativa, flujo y porcentaje de oxígeno; capaz de permitir la interacción con el usuario; y, capaz de monitorizar los parámetros ambientales. / Tesis

La presente tesis tiene como objetivo principal desarrollar un controlador embebido, basado en un microcontrolador ATmega128, que permita controlar la posición de una mesa XY. Los objetivos específicos son:  Diseñar la tarjeta de desarrollo del ATmega128 donde se va a implementar el algoritmo de control y el perfil de velocidad.  Analizar la respuesta en lazo abierto del sistema de control.  Diseñar e implementar en un microcontrolador ATmega128 el algoritmo de control PID y el perfil de velocidad trapezoidal para controlar la posición de una mesa XY, usando el lenguaje de programación C.  Diseñar una interfaz en una PC, usando el software Labview, que le permita al usuario ingresar la posición a la cual quiere que se dirija el portaobjetos montado sobre el eje Y de la mesa XY. Se logró cumplir con todos los objetivos propuestos y luego de realizar las pruebas respectivas se llegaron a las siguientes conclusiones, que se explican más detalladamente en el documento.  En el ATmega128 se puede implementar desde un controlador de movimiento simple hasta uno complejo porque se pueden manejar hasta 6 ejes de movimiento.  El factor de conversión (mm/revolución), hallado experimentalmente, es diferente para cada eje porque uno soporta mayor carga que el otro.  Para implementar un algoritmo de control PID junto con un perfil de velocidad trapezoidal en un ATmega128 es más recomendable programarlo en lenguaje C que en lenguaje ensamblador.  No se alcanza error cero en estado estable porque la resolución de la señal PWM no es la óptima, pero la precisión final es aceptable. / Tesis

Actualmente, a nivel mundial el uso de sistemas embebidos tiene cada día mayor demanda. Claro ejemplo de ello se puede apreciar en los diferentes lugares en que se presenta: los móviles, los reproductores MP3, consolas de videojuegos, impresoras e incluso electrodomésticos como hornos microondas o lavadoras que contienen sistemas embebidos que facilitan su operación. Un campo de aplicación de los sistemas embebidos, es el control y automatización de máquinas industriales. Éste es el caso de las balanzas dinámicas que se abordará en el desarrollo de la presente tesis. El objetivo del sistema embebido en una balanza dinámica es adquirir los datos, analizarlos y de acuerdo a ello realizar una acción. Además de estas características, el sistema embebido brinda la posibilidad de almacenar los datos mediante un gestor de base de datos y la modificación del diseño de la interfaz. Características que se desean implementar a una máquina que carece de ellos a manera de mejoramiento tecnológico. Tomando en cuenta estas necesidades, el objetivo general de este trabajo de tesis es presentar las características importantes y fundamentales que se requiere para la selección del sistema embebido para una máquina industrial, en este caso una balanza dinámica. También dar una introducción del manejo de una herramienta de objetos gráficos para el diseño de una interfaz gráfica que es presentada a través de una pantalla táctil. Luego de la etapa de implementación del sistema se obtuvieron dos resultados importantes. Se ha logrado el control de los principales componentes de una balanza dinámica mediante una interfaz gráfica, diseñado con una herramienta de objetos gráficos llamada QT. Finalmente, se consiguió el almacenamiento de los valores de peso a través de un gestor de base de datos llamado SQLite.

Model predictive control (MPC) has been, since its introduction in the late 70’s, a well accepted control technique, especially for industrial processes, which are typically slow and allow for on-line calculation of the control inputs. Its greatest advantage is its ability to consider constraints, on both inputs and states, directly and naturally. More recently, the improvements in processor speed have allowed its use in a wider range of problems, many involving faster dynamics. Nevertheless, implementation of MPC algorithms on embedded systems with resources, size, power consumption and cost constraints remains a challenge. In this thesis, High-Level Synthesis (HLS) is used to implement implicit MPC algo- rithms for linear (LMPC) and nonlinear (NMPC) plant models, considering constraints on both control inputs and states of the system. The algorithms are implemented in the Zynq@ -7000 All Programmable System-on-a-Chip (AP SoC) ZC706 Evaluation Kit, targeting Xilinx’s Zynq@-7000 AP SoC which contains a general purpose Field Programmable Gate Array (FPGA). In order to solve the optimization problem at each sampling instant, an Interior-Point Method (IPM) is used. The main computation cost of this method is the solution of a system of linear equations. A minimum residual (MINRES) algorithm is used for the solution of this system of equations taking into consideration its special structure in order to make it computationally efficient. A library was created for the linear algebra operations required for the IPM and MINRES algorithms. The implementation is tested on trajectory tracking case studies. Results for the linear case show good performance and implementation metrics, as well as computation times within the considered sampling periods. For the nonlinear case, although a high computation time was needed, the algorithm performed well on the case study presented. Because of resources constraints, implementation of the nonlinear algorithm on higher order systems was precluded. / Modellprädiktive Regelung (engl: Model Predictive Control (MPC) ist, seit der Einfüh- rung in den späten 70er Jahren, eine gut angenommene Regelungstechnik, insbesondere für industrielle Prozesse, die typischerweise langsam sind und die online Steuergröße Berechnung ermöglichen. Ihr größter Vorteil ist die Fähigkeit, Beschränkungen bezüg- lich der Steuergrößen und der Regelgrößen zu berücksichtigen. In letzter Zeit hat die Verbesserung der Geschwindigkeit der Prozessoren den Einsatz in einer breitere Pro- blemreichweite mit einer schnelleren Dynamik ermöglicht. Allerdings bleibt die MPC Algorithmus-Implementierung in eingebetteten Systeme mit beschränkte Ressourcen, Größe, Energieverbrauch und Kosten eine Herausforderung. In dieser Arbeit wird die High-Level Synthesis (HLS) benutzt, um implizit MPC Algorithmen für lineare (LMPC) und nichtlineare (NMPC) Regelstrecken zu implemen- tieren, wobei Steuergröße- und Regelgrößenbeschränkungen berücksichtigt werden. Die Algorithmen sind im Zynq@-7000 AP SoC ZC706 Auswertungskit implementiert, wobei auf der Xilinxs Zynq@-7000 AP SoC, der ein allgemeiner Zweck FPGA enthält, abgezielt wird. Ein innere-Punkte Verfahren (engl: Interior-Point Method (IPM)) wird für die Lösung des Optimierungsproblems in jedem Sampling benutzt. Die größte Berechnungs- komplexität bei dem IPM ist die Lösung eines linearen Gleichungssystems. Ein minimaler Residuum-Algorithmus (MINRES) wird für die Lösung dieses Gleichungssystem benutzt, wobei die spezielle Struktur berücksichtigt wird, um das Verfahren recheneffizient zu machen. Es wurde eine Bibliothek mit Funktionen für die benötigten linearen Algebra Operationen in den IPM und MINRES Verfahren entwickelt. Die Implementierung wird in Trajektorieverfolgung Fallstudien getestet. Die Ergeb- nisse für den linearen Fall zeigen gute Leistungen und Metriken, sowie Rechenzeiten innerhalb des berücksichtigten Taktzeiten. Für den nichtlinearen Fall wurde eine ho- he Rechenzeit benötigt. Trotzdem hat der Algorithmus für die vorgestellte Fallstudie gut funktioniert. Infolge der Ressourcenbeschränkungen war die Implementierung des nichtlinearen Algorithmus für Systeme höherer Ordnung verhindert. / Tesis

Actualmente, gracias a los avances tecnológicos, principalmente en el mundo de la informática se logra disponer de una gran cantidad de información, que en su mayoría son una composición de signos codificados a nivel computacional que forman una unidad de sentido, como son los textos. Debido a la variabilidad y alta volumetría de información navegable en internet hace que poder agrupar información veraz sea una tarea complicada. El avance computacional del lenguaje de procesamiento natural está creciendo cada día para solucionar estos problemas. El presente trabajo de investigación estudia la forma como se agrupan los textos con la generación de Embeddings. En particular, se centra en usar diferentes métodos para aplicar modelos supervisados y no supervisados para que se puedan obtener resultados eficientes al momento de toparse con tareas de agrupamiento automático. Se trabajó con cinco Datasets, y como resultado de la implementación de los modelos supervisados se pudo determinar que el mejor Embedding es FastText implementado con Gensim y aplicado en modelos basados en boosting. Para los modelos no supervisados el mejor Embedding es Glove aplicado en modelos de redes neuronales con AutoEncoder y capa K-means. / Nowadays, thanks to technological advances, mainly in the world of information technology, a large amount of information is available, most of which is a composition of signs encoded at a computational level that form a unit of meaning, such as texts. Due to the variability and high volume of navigable information on the Internet, grouping truthful information is a complicated task. The computational advance of natural language processing is growing every day to solve these problems. The present research work studies the way texts are clustered with the generation of Embeddings. In particular, it focuses on using different methods to apply supervised and unsupervised models so that efficient results can be obtained when encountering automatic clustering tasks. Five Datasets were worked with, and as a result of the implementation of the supervised models it was determined that the best Embedding is FastText implemented with Gensim and applied in models based on boosting. For the unsupervised models the best Embedding is Glove applied in neural network models with AutoEncoder and K-means layer.

La presente tesis tiene como objetivo principal desarrollar un controlador embebido, basado en un microcontrolador ATmega128, que permita controlar la posición de una mesa XY. Los objetivos específicos son:  Diseñar la tarjeta de desarrollo del ATmega128 donde se va a implementar el algoritmo de control y el perfil de velocidad.  Analizar la respuesta en lazo abierto del sistema de control.  Diseñar e implementar en un microcontrolador ATmega128 el algoritmo de control PID y el perfil de velocidad trapezoidal para controlar la posición de una mesa XY, usando el lenguaje de programación C.  Diseñar una interfaz en una PC, usando el software Labview, que le permita al usuario ingresar la posición a la cual quiere que se dirija el portaobjetos montado sobre el eje Y de la mesa XY. Se logró cumplir con todos los objetivos propuestos y luego de realizar las pruebas respectivas se llegaron a las siguientes conclusiones, que se explican más detalladamente en el documento.  En el ATmega128 se puede implementar desde un controlador de movimiento simple hasta uno complejo porque se pueden manejar hasta 6 ejes de movimiento.  El factor de conversión (mm/revolución), hallado experimentalmente, es diferente para cada eje porque uno soporta mayor carga que el otro.  Para implementar un algoritmo de control PID junto con un perfil de velocidad trapezoidal en un ATmega128 es más recomendable programarlo en lenguaje C que en lenguaje ensamblador.  No se alcanza error cero en estado estable porque la resolución de la señal PWM no es la óptima, pero la precisión final es aceptable.

Las operaciones morfol ogicas son ampliamente usadas en diversas aplicaciones relacionadas con el procesamiento digital de im agenes, permitiendo, entre otras aplicaciones, el reconocimiento de objetos, segmentaci on de im agenes, an alisis de texturas y extracci on de regiones. Este trabajo presenta el dise~no, la descripci on de hardware y caracterizaci on de un coprocesador morfol ogico capaz de ejecutar las operaciones morfol ogicas de dilataci on, erosi on, apertura, cerradura, gradiente interno y gradiente externo. Este coprocesador opera sobre im agenes binarias con una rapidez de procesamiento apropiada. El trabajo parte de los conceptos de operaciones unidimensionales y bidimensionales para llegar a formular una arquitectura basada en arreglos sist olicos que permite el procesamiento de varias - las y columnas de una imagen de manera simult anea. El dise~no de este coprocesador es parametrizable y portable, siendo posible variar el n umero de procesadores elementales que componen el arreglo sist olico y sintetizar el circuito para cualquier tecnolog a disponible. Adem as, el dise~no incluye tambi en la interfaz de comunicaci on entre un procesador y el coprocesador. Finalmente, se presentan resultados de la s ntesis del circuito, as como su consumo de recursos y rapidez de procesamiento para diferentes con guraciones y plataformas.