Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

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Parametric time-frequency analysis for discrimination of non-stationary signals
(2009) Avendaño Valencia, Luis David; Castellanos Domínguez, César Germán (Thesis advisor)
Abstract: In this masterï¿½s thesis discrimination of non-stationary signals using time varying parametric modeling and time frequency analysis is explored. This work consists of two parts, the first, to obtain a representation for non-stationary signals by parametric modeling and parametric time-frequency representations, and the second, feature selection and extraction based on timeï¿½frequency representations and time-varying data. In this study many advantages of non-stationary signal analysis using parametric methodology will be made evident. Among them it will be found that by means of these models it is possible to determine how signalï¿½s structure changes along time and analogously, to determine how the frequency content of a signal changes. The effectiveness of this methodology depends on three main factors, first, the choice of the model structure, which in the case of TVAR modeling would be the problem to find the order of AR model, second, estimation of the model parameters and third, selection the structure of temporal change that is imposed on the dynamics of time-variant parameters. In this aspect, a revision and evaluation of different state of the art methodologies for model structure selection, estimation of TVAR parameters and temporal structures is made. It was found that the performance of parametric methodology depends directly on these three factors; however, the main influencing factor is the structure of temporal change imposed on the estimator and how it couples with the dynamics of a time-varying signal. The second addressed problem is how to use these time varying features (matricial features) to train classifiers. Features estimated with parametric models yield a complete representation of signalï¿½s dynamics at the cost of large dimensionality and redundancy. Thus, a review of feature extraction methods devised for time-varying and matricial data is carried out. Also, relevance analysis is generalized for the case of matricial data.
Diseño y montaje de un control de nivel para una envasadora de lácteos
(2004) Giraldo Betancur, Indira Marcela
En el siguiente documento se desarrolla el diseño e implementación de un control de nivel económico, para la completa automatización de envasadoras verticales, llenadoras y selladoras, encargadas de envasar productos lácteos (leche y yogur). Contando con la elección de los elementos del lazo de control, su respectivo diseño y su implementación en planta; teniendo en cuenta el manejo especial que se debe tener con los productos de consumo humano, lo que le da un carácter especial a la elección de los materiales para cada instrumento. Además se realiza una evaluación económica debida a la utilización de la envasadora automática en la planta procesadora de productos lácteos.
Detección múltiple en tiempo real para localización de una fuente acústica
(2006) Alzate Castaño, Ricardo; Castellanos Domínguez, César Germán (Thesis advisor)
Se presenta la implementación de un sistema para efectuar localización pasiva bidimensional y seguimiento en tiempo real sobre una fuente acústica simple empleando la técnica de estimación de TDOA por correlacion y ﬁltro de Kalman con modelo de medición en coordenadas cartesianas haciendo uso de un arreglo lineal de 3 micrófonos como dispositivo de captura de señales. Los resultados generados maniﬁestan una fuerte dependencia del algoritmo implementado respecto a la resolución discreta del ﬁltrado espacial obteniendo estimados consistentes de localización para puntos ubicados en el interior de la región de mayor sensibilidad. La precisión de la medida se incrementa para señales de incidencia con características apreciables de aleatoriedad posterior a la acción de suavizado de un ﬁltro de Kalman / Abstract: The implementation of a real-time single acoustic source localization and tracking system is presented based on TDOA correlation estimation and Kalman ﬁltering methods for processing the data received by a 3 microphone linear array. The results derived shows a strong dependence on the spatial resolution of the system oﬀering good estimates for the points located inside of the higher resolution region. Accurate increasing is derived for signals with high randomness after smoothing with a Kalman ﬁlter.
Brain connectivity-patterns representation based on electroencephalography network analysis
(2018) Hurtado Rincón, Juana Valeria; Castellanos Domínguez, César Germán (Thesis advisor); Martínez Vargas, Juan David (Thesis advisor)
Brain connectivity has emerged as a neuronal analysis tool widely used to explore brain functions and supply relevant information in the study of the cognitive processes. However, current methodologies used to assess brain connectivity are not always exact and as a result, possible spurious connections may appear. Moreover, measuring the connection between all possible pairs of EEG-channels leads to high dimensional matrices with either redundant or irrelevant information. To avoid problems in connectivity analysis and issues of high computational cost, a selection stage of the most significant connections can be implemented. Nevertheless, there is not a standard method yet to extract connections and the definition of significant connections may vary accordingly with the object of study. Therefore, to develop an accurate methodology, information inherent to each specific problem should be included. In this work, three different tools are presented, that execute the extraction of significant connections considering the experimental scenario. The first tool, tested on a BCI dataset, finds the set of connections that best discriminate two MI classes. Consequently, a kernel-based methodology of feature selection is used to rank each connection by its contribution in the classes discrimination. Finally, the significant connections will be the smaller set that achieves the best classification accuracy. The second methodology is used in a study of the significant connectivity patterns in attention networks. To this end, the connectivity of two classes (target and non-target) in an oddball paradigm experiment is extracted. Here, the significant connections are selected as the ones that differ the most, statistically speaking, between target and non-target. Finally, in a study of the recovery of a subject with aphasia, differences in connectivity, related to improvements produced by therapy were found. In this study, connections that change through the sessions of treatment at the level of amplitude and structure were extracted. Also, a set of significant connections that changed increasingly between the sessions was selected. For all the proposed methodologies, the brain connectivity is computed over EEG signals and the extraction of the significant connections is based on information inherent to the data or the experiment. In general, the selection of connections allows the considerable reduction of connectivity characteristics, this facilitates the physiological interpretation of the experiments and can improve the performance and computational cost of the systems that use these features
Dinámica y optimización de los sistemas de puesta a tierra
(2015) Jiménez Lozano, Guillermo; Cano Plata, Eduardo Antonio (Thesis advisor); Estrada Estrada, Jorge Hernán (Thesis advisor)
Con la presente Tesis de Doctorado se desarrolló una metodología para el análisis de sistemas de puesta a tierra (SPT) utilizando técnicas de Optimización. El objetivo anterior se trabajó teniendo en cuenta un método de evaluación de SPT, el empleo de métodos de Optimización y su aplicación a la norma de la IEEE–80 (2013) y la realización de un experimento comparativo del método elaborado. Todo este trabajo fue posible con la elaboración de diferentes configuraciones de red caracterizadas por distintas distancias entre conductores, a través de diversas geometrías y también por varias profundidades de excavación. Además, considerando la corriente de falla que entrega la línea de transmisión que llega a la subestación para el diseño del SPT. El comportamiento en los sistemas de puesta a tierra relacionados con la dinámica ante la presencia de perturbación se pueden estudiar utilizando un enfoque de modelo de circuito propuesto por G. Kron, usando las ecuaciones de Maxwell y observando las formulaciones lagrangianas, con ellas, se resuelve la ecuación de la relación constitutiva de la Ley de Ohm en la teoría del campo electromagnético; en esta Tesis se presenta un modelo de circuito diseñado con el enfoque de Kron implementado en el Programa de Transitorios Electromagnéticos (ATP por sus siglas en inglés). El modelo es adecuado para describir con precisión el comportamiento de los SPT complejos reales relacionados el comportamiento dinámico del sistema de puesta a tierra. En esta Tesis se analizan los métodos de elementos finitos (MEF), utilizando un enfoque de circuito para la solución de la ecuación diferencial. Seguida a esta solución, se desarrolla un nuevo procedimiento para la Optimización con la idea de modificar el algoritmo propuesto en la IEEE-80 (2013). Se utiliza el programa ETAP para el trabajo con el MEF
Análisis control de tensión en una red de distribución, operando de manera aislada
(2015) Villa Giraldo, Ana María; Carvajal Quintero, Sandra Ximena (Thesis advisor)
El siguiente documento hace referencia a la Tesis de Maestría Ingeniería Eléctrica en profundización, en esté se presentará el análisis de estabilidad de tensión para una red de distribución operando en modo isla, el cual tiene como motivación: generar respaldo en la red de distribución del sistema eléctrico de potencia ante contingencias, sin alterar la calidad del servicio a los usuarios, los cuales quedan operando en modo isla; tener en cuenta las condiciones actuales de la normativa Colombiana; y las necesidades del país considerando entre ellas: confiabilidad, respaldo, sostenibilidad y zonas no interconectadas. Se involucrará la generación distribuida con diferentes niveles de penetración, para lo cual se especificarán las definiciones y clases de este tipo de generación, con el fin de determinar cuál es la opción más adecuada para la implementación en Colombia, de igual manera se realizarán simulaciones por medio del software DigSilent, lo cual permitirá definir los límites de estabilidad de tensión y las condiciones que deben existir en la red de distribución operando en modo isla, con el fin de mantener dicho estado
Control colaborativo de dinámicas múltiples
(2016) Ramírez Piedrahita, Gustavo Adolfo; Hernández Riveros, Jesús Antonio (Thesis advisor)
Este trabajo introduce un método de control de procesos multivariable para ser aplicado a sistemas donde coexisten varias dinámicas acopladas que deben ser controladas basándose en la medición de las entradas y salidas de cada subsistema, así como la estabilidad global del sistema. Se calculan trayectorias individuales para las consignas de modo de que esas trayectorias ayuden a rechazar en buena parte perturbaciones que afectan el comportamiento deseado. Se presenta una técnica de control recursivo no lineal basado en Lyapunov para encontrar una ley de control que ayude a resolver el problema de seguimiento. El desempeño de seguimiento es evaluado por alguna norma. Esta tesis plantea una solución al problema de las perturbaciones por un método de control que enfoca el esfuerzo en rechazar la perturbación en un solo lazo mientras desintoniza otros lazos. Al proponer movimientos de consigna como estrategia es fundamental garantizar que esas consignas modificadas sean las apropiadas. Su cálculo puede ser muy complejo si el grado de incertidumbre en la perturbación es elevado. Para cumplir con estas garantías se encuentra un conjunto admisible de consignas que rechaza de forma óptima la perturbación y al mismo tiempo no viola las restricciones ni desestabiliza el sistema. Esta tesis se fundamenta en las desigualdades lineales matriciales, LMI, y el trabajo permitió dar respuestas que por otros métodos eran muy difíciles de probar. Las LMI permiten hacer complejos planteamientos multivariable, con algunas modificaciones describen espacios no lineales. Como herramienta de optimización su eficacia es muy buena, ya que trata problemas convexos y no convexos. Se propone una modificación al esquema de control descentralizado de sistemas multivariable con un procedimiento poco invasivo, que sin retirar los controladores PID mejore su desempeño. Al ser esos procesos muy difíciles de controlar se propone un cambio en el paradigma que actualmente se aplica en la teoría de control. El control tradicional de dinámica múltiple controla la integridad de todas las variables de un proceso. Esta conducta rígida obliga a hacer un enorme esfuerzo, que es innecesario si se considera que la dinámica del proceso tolera variaciones en otras variables menos importantes. Este es un hecho que se evidencia en la práctica: Es suficiente controlar la variable que se relaciona directamente con la calidad del producto que se factura. Otro cambio de paradigma en esta propuesta consiste en evitar que una dinámica entre en conflicto con el resto del proceso, ya que esa situación origina inestabilidad en un sistema. Para atender situaciones conflictivas es acertado resolverlas por colaboración de los agentes involucrados. Se propone entonces el control colaborativo de procesos de dinámica múltiple en sistemas que inicialmente operan con unidades de control del tipo PID y atienden de forma aislada las dinámicas más representativas de un proceso. El método propuesto se inspira en una observación que se da en control de procesos complejos de múltiples dinámicas acopladas, donde los operadores logran mejorar el desempeño de un proceso haciendo pequeños retoques manuales en las consignas de los controladores. En esta propuesta un exosistema, llamado control colaborativo, mueve las consignas de forma óptima sin intervención humana, procurando un buen desempeño y logrando una solución con valor agregado. Con esta propuesta se mejora el desempeño y no es necesario remplazar los controladores PID que han demostrado que trabajan aceptablemente bien
Multichannel Acquisition and Biosignal Multimodal Processing for Moving Patients: Methodologies for Optimal Design of Wearable Cardiac Monitoring Systems
(2016) Martínez Tabares, Francisco Javier; Castellanos Domínguez, César Germán (Thesis advisor)
Abstract: The study presented in this thesis demonstrates how new approaches for cardiac monitoring can be useful to improve cardiovascular health risk assessment. Throughout six chapters, a set of methodologies for designing wearable monitoring systems (WMS) is presented, evaluated and discussed. Alternative solutions based on new hardware approach, signal processing and optimisation are proposed to the main challenges of noise disturbances, signals characterization and multimodal processing, originated from ambulatory acquisition in daily life scenarios. Chapter 1 provides an introduction of the thesis. It begins with the research problem statement, followed by the justification, the hypothesis to be proved by the results and the objectives of the research. Chapter 2 is a review of the state off the art, organized into three parts: acquisition, signal processing and optimisation of designs. Chapter 3, contributions regarding the acquisition hardware are presented, including new models and techniques to manage aspects of hygiene, electrode-skin contact, and context influence. Also, prototypes using the proposed models are developed and evaluated. After having developed the basic tools for ambulatory data acquisition, Chapter 4, is focused on three novel methods for the processing of ECG signals. Chapter 5, describes a method to optimise the design of these systems for the specific application of cardiac monitoring. Finally, Chapter 6 is a discussion about the research findings regarding the methods used to develop WSM and observations for the validation of the hypothesis.
Metodología para determinar los usuarios a recibir un sistema de medida eléctrica inteligente en una empresa de distribución eléctrica
(2016) Lopez Osorio, Mario Alfonso; Arango Lemoine, César (Thesis advisor)
El aumento reciente en la demanda de electricidad y los elevados picos en la curva de carga generan grandes inversiones en infraestructura para suplir las necesidades de los usuarios en los cortos periodos de tiempo en los que se dan, lo que implica que se deba tener gran capacidad instalada solo para esos periodos, esto ha generado tanto en los reguladores como en los operadores de los sistemas eléctricos el buscar herramientas que permitan generar cambios en los hábitos de consumo de los usuarios. Con base en lo anterior y otros factores se desarrollan las Redes Eléctricas Inteligentes como un enfoque que permita mejorar las condiciones actuales del sistema y que brinde a los usuarios mayor autonomía en la cadena de suministro, una de las formas en que han logrado dicho objetivo ha sido mediante el despliegue de nuevas tecnologías de medición, ya que con estas se puede cuantificar y controlar la demanda horaria y con base en esto se podrá reducir los picos de la curva de carga al trasladar los consumos a otras horas. Por lo anterior, en este trabajo se propone una metodología que contribuya al proceso de determinar los usuarios a recibir un Sistema de Medida Eléctrica Inteligente en una empresa de distribución eléctrica, como primera fase en el escenario de la regulación actual y futura que viene siendo propuesta por el regulador. Dichos usuarios serán priorizados a través de esta metodología y apoyados por una técnica de optimización que busca maximizar el beneficio para la empresa, ya que a través de esta se combinara inicialmente desde una base de datos propia de la empresa, la información sobre perdidas, usuarios e inversiones por nodos o transformadores, permitiendo determinar cuáles son los más adecuados para recibir dicho sistema de medida y así lograr maximizar las pérdidas a recuperar, cubrir la mayor cantidad de usuarios y obtener el máximo de vpn de las inversiones, adicionalmente esta metodología se podrá constituir en una herramienta que asiste a los tomadores de decisiones del proceso de medida al interior de la empresa
Reconstruction of neural activity from M/EEG non-stationary data using time varying spatiotemporal constraints
(2016) Martínez Vargas, Juan David; Castellanos Domínguez, César Germán (Thesis advisor)
Magneto-Electroencephalogram(M/EEG)-based neuroimaging is a widely used technique that allows to non invasively explore brain activity. One of the most prominent advantages of using M/EEG measures to analyze brain activity is its outstanding temporal resolution. However, spatial measurement points (electrodes) are relatively low -a couple hundreds in the best case-, while the discretized brain activity generators -termed current dipoles or sources- are several thousands. This leads to a heavily ill-posed mathematical problem commonly known as the M/EEG inverse problem. To solve such problems, additional information must be a-priori assumed in order to obtain an unique and optimal solution. In the present work, several approaches to improve the accuracy and interpretability of the inverse problem solution are proposed, using physiologically motivated assumptions. Firstly, a method that infers neural states from the M/EEG recordings to dynamically constraint the M/EEG inverse problem is proposed, relaxing the brain activity stationarity assumption that is usually made in state-of-art algorithms. This is done by assuming a physiologically motivated time-varying a-priori covariance matrix. Secondly, a realistic time varying autoregressive model is proposed, aiming to explicitly constraining temporal evolution of brain activity. Finally, a novel source connectivity analysis method is proposed by taking advantage of the temporal dynamics provided by the M/EEG recordings. The proposed methods are compared with classic and state-of-art techniques in a simulated environment, and afterwards, are validated using real world data. In general, the contributed approaches are efficient and competitive compared to state-of-art brain mapping and source connectivity methods
Brain activity reconstruction from non-stationary M/EEG data using spatiotemporal constraints
(2016) Grisales Franco, Fily Mateos; Castellanos Domínguez, César Germán (Thesis advisor)
Magneto/Electroencephalography (M/EEG)-based neuroimaging is a widely used noninvasive technique for functional analysis of neuronal activity. One of the most prominent advantages of using M/EEG measures is the very low implementation cost and its height temporal resolution. However, the number of locations measuring magnetic/electrical is relatively small (a couple of hundreds at best) while the discretized brain activity generators (sources) are several thousand. This fact corresponds an ill-posed mathematical problem commonly known as the M/EEG inverse problem. To solve such problems, additional information must be apriori assumed to obtain a unique and optimal solution. In the present work, a methodology to improve the accuracy and interpretability of the inverse problem solution is proposed, using physiologically motivated assumptions. Firstly, a method constraining the solution to a sparse representation in the space-time domain is introduce given a set of methodologies to syntonize the present parameters. Secondly, we propose a new source connectivity approach explicitly including spatiotemporal information of the neural activity extracted from M/EEG recordings. The proposed methods are compared with the state-of-art techniques in a simulated environment, and afterward, are validated using real-world data. In general, the contributed approaches are efficient and competitive compared to state-of-art brain mapping methods
Aportes en la Generalización de Habilidades en Aprendizaje por Imitación de Robots
(2015) Hoyos Gutiérrez, José Gabriel; Prieto, Flavio (Thesis advisor)
En programación por demostración (PpD) de robots, las variaciones de posición de los objetos relacionados con una tarea, requieren nuevas trayectorias que respondan a estas. Una de las técnicas existentes, es el modelo de mezcla de gaussianas parametrizado en la tarea. Este modelo permite relacionar los movimientos del robot con metas y poses de objetos, los cuales son los llamados parámetros de la tarea. Un problema que aparece es que se deben generalizar las trayectorias tanto en el espacio cartesiano, como en el de articulación, más específicamente, se requiere tener la cinemática inversa del robot, con el cual se puedan estimar las trayectorias de articulación, a partir de las trayectorias cartesianas. Un segundo problema que se presenta cuando se manejan objetos deformables, es que se pueden presentar fallos de ejecución, lo que requiere de una o varias acciones de recuperación. Un tercer problema es que, aunque las técnicas de generalización responden ante cambios, en ciertas ocasiones es necesario incluir nuevos comportamientos, los cuales pueden ser diferentes a los ya aprendidos. Este trabajo, se centra en tres aportes relacionados con generalización de trayectorias: i) El aprendizaje y aplicación en PpD de la cinemática directa con una red neuronal llamada máquina de aprendizaje extremo y con la cual se estima la cinemática inversa; ii) La recuperación ante fallos de ejecución en tareas empleando múltiples modelos de mezcla de gaussianas parametrizados en la tarea, y iii) El aprendizaje incremental de trayectorias novedosas en modelos de mezcla de gaussianas parametrizados en la tarea. El funcionamiento de las técnicas propuestas fue probado a través de simulaciones y experimentos con robots reales. La máquina de aprendizaje extremo, aunque requiere un buen número de datos para estimar la cinemática directa, presenta un error bajo cuando se compara con el obtenido por transformaciones homogeneas. Para las propuestas de recuperación a fallos y aprendizaje incremental, se evaluó la tarea de colocar una manga a un maniquí con un manipulador robótico. En la técnica de recuperación de fallos se encontró que la técnica propuesta mejora la realización de la tarea en la mayoría de los casos; y en el aprendizaje incremental, el nuevo modelo parametrizado obtenido después del incremento, presenta mejores respuestas que las logradas empleando el modelo existente
Análisis y evaluación de calidad de la experiencia (QoE) en codificadores de audio
(2016) Aguirre Ordoñez, Santiago Esteban; García Álvarez, Julio César (Thesis advisor)
En las evaluaciones subjetivas contenidas en las recomendaciones de la ITU sobre pequeñas degradaciones en los sistemas de audio se toman en cuenta apreciaciones de los oyentes para realizar el análisis de las degradaciones, estas medidas subjetivas están referenciadas a lo que ellos escuchan, evaluándolas como agradables o no para ellos; omitiendo con esto una parte fundamental de la experiencia auditiva que se relaciona a como se comporta el cerebro cuando recibe estos estímulos y relacionarlos con la apreciación subjetiva. Esta tesis diseña una metodología para la evaluación del desempeño de los diferentes formatos de codificación de audio, haciendo una correlación entre su desempeño objetivo y subjetivo. Esta metodología toma como referencia las recomendaciones de la ITU para la evaluación de la Calidad de Experiencia (QoE) usando un software de análisis MUSHRA, diseñado para esta prueba, para presentar a un público que posee entrenamiento musical y auditivo, los diferentes formatos de codificación de audio recolectando las medidas subjetivas de la QoE. Esta metodología da un valor agregado a la evaluación de la QoE en virtud de tomar en cuenta la actividad neuronal en el momento de la escucha. Logrando correlacionar la actividad cerebral con el grado de satisfacción o QoE que pueda experimentar el evaluador escuchando cada uno de los formatos de codificación. Se busca contribuir con esta base de datos a mejorar la experiencia del usuario de diferentes servicios multimedia que usan audio digital, buscando también contribuir al desarrollo de un nuevo modelo de evaluación de la calidad de la experiencia en archivos de audio
Programas de Gestión de Demanda Energética en el Sector Industrial. Aplicación de la Analítica para su Diseño e Implementación
(2016) Valencia López, Daniela; Carvajal Quintero, Sandra Ximena (Thesis advisor); Pineda Agudelo, Jairo (Thesis advisor)
En este documento se analiza la implementación de Programas de Gestión de Demanda para el sector industrial en Colombia, se tendrán en cuenta las experiencias internacionales registradas en este tema. Se llevará a cabo una descripción de diferentes tipos de estrategias orientadas por los datos que permitirán aplicar estrategias de gestión eficiente de la energía y de esta manera combinar dos áreas del conocimiento, la estadística a través de la analítica y la ingeniería eléctrica, a través de la gestión de la demanda. Adicionalmente, los usuarios industriales que pertenecen al mercado desregulado, cuentan con el beneficio de telemedida y protocolos de comunicación avanzada que les permite contar con datos de potencia activa y reactiva consumida. Los datos recolectados a través de estrategias de obtención de datos ALL DATA reúnen información de diferentes fuentes, en este caso orientados al consumo de energía eléctrica. Estos pueden ser analizados a través de la analítica y posteriormente tomar decisiones para el diseño de programas de gestión de demanda (PGD) para cualquier tipo de usuario que cumpla con características de medición inteligente y desee vincularse de manera activa dentro de las redes eléctricas. Estos datos recolectados a través de diferentes estrategias y los cuales van a permitir obtener información útil, para optimizar la operación, control y gestión de toda la cadena de suministro de energía eléctrica desde la generación, pasando por transmisión, distribución y finalmente llegando al consumidor. Se establece que los datos deben provenir de aspectos técnicos, económicos, sociales y ambientales, de manera que se pueda realizar una mirada holística de los aspectos que intervienen en el consumo de energía. Toda la recolección de información acerca de los PGD y de la aplicación de la analítica en el sector eléctrico llevó a desarrollar un estudio de caso donde se obtuvo información acerca de las principales actividades del área de estudio, para identificar mediante los datos abiertos (OPEN DATA), información útil que permitiera identificar donde estarían ubicados los usuarios de los cuales, se obtendrían datos puntuales (SMALL DATA) a través de la aplicación de un instrumento donde se identificaron las principales necesidades y características que presentaban estos. Finalmente se creó un modelo de predicción de la demanda de un usuario a través de los datos de medición de la potencia activa durante cinco meses (BIG DATA). Con el desarrollo de la tesis se obtienen resultados y conclusiones. El aporte principal es entregar una visión acerca de la importancia de los datos dentro de todos los procesos eléctricos que se deseen controlar o gestionar, dado que la analítica permite tomar decisiones más acertadas y con menores márgenes de error
Entrenamiento de red neuronal feed-forward para la identificación de anomalías en el campo magnético y su correlación con eventos sismológicos con magnitud superior e igual a 6.0 Mw en el periodo 2002-2014
(2016) Goméz Gómez, Andrés Felipe; Cano Plata, Eduardo Antonio (Thesis advisor)
En el desarrollo de la Maestría en Ingeniería Automatización Industrial se realizó la investigación de correlación entre eventos sismológicos y anomalías en el campo magnético terrestre, lo cual ha sido reportado en múltiples estudios utilizando varias técnicas y modelos de procesamiento de tal manera que a futuro permita identificar y caracterizar este tipo de anomalías para que sea posible evidenciar el potencial de un evento sismológico de magnitud importante, lo cual para este estudio se consideró 6.0 Mw o mayor. Esta investigación se realizó haciendo uso de los datos del Observatorio Magnético de Huancayo Perú ubicado en las coordenadas 12.041 S, 75.320 W, el cual hace parte del proyecto INTERMAGNET, dicho proyecto reglamenta estándares de medición, precisión y transmisión de los datos, así como el almacenamiento y publicación de los mismos en su portal web para descarga y disposición de investigadores que consideren de utilidad este tipo de información; Para esta investigación se consideraron relevantes los datos con muestreos cada minuto para los años comprendidos desde el 2004 al 2014. La información de eventos sismológicos importantes se obtuvo a través del portal web del USGS (United States Geological Survey), el cual cuenta con una base de datos de eventos sismológicos a nivel mundial y además permite varios paramentos de consulta, entre ellos magnitud mínima y máxima de consulta así como permitir introducir latitud y longitud superior e inferior, de tal manera que es posible tener un área de interés para la consulta, dicha área fue enmarcada desde el norte de Colombia hasta el norte de Chile y océano Pacifico hasta el oeste de Brasil. Con la información anteriormente relacionada se entrenó una red neuronal feed-forward con el objetivo de identificar la correlación en los patrones de la señal de campo magnético terrestre y sus variaciones anómalas con eventos sismológicos importantes y su posible uso para la identificación de potenciales eventos a futuro.
Modelado y simulación de un generador síncrono de imán permanente: caso de estudio generador a gasolina de 800 W
(2016) Salazar Vélez, Alejandro; Osorio Londoño, Gustavo Adolfo (Thesis advisor)
Esta tesis propone un modelo matemático y presenta resultados de simulación para un sistema de generación con base en un de motor combustión y un generador síncrono con rotor de imán permanente de 800 W. El principal propósito del modelo es optimizar el uso de combustible para un punto de operación dado por la demanda de energía de una carga conocida. Para esto, se encuentran curvas de máxima potencia a partir de variaciones de carga y cambios de posición del acelerador, cubriendo todo el rango de operación del sistema de generación. La identificación de parámetros se obtiene a partir de pruebas experimentales utilizando el método de minimización del error cuadrático medio. Se describen las técnicas usadas para la simulación del generador, utilizando métodos numéricos para integración de ecuaciones diferenciales ordinarias, así como el diagrama esquemático para Matlab/Simulink. Se presenta también el diseño de un sistema de adquisición de datos en tiempo real basado en FPGA y microprocesador. El desarrollo de este trabajo se restringe a un sistema conectado a cargas que demandan potencia activa
Programación paralela sobre arquitecturas heterogéneas
(2016-11-11) Tabares Soto, Reinel; Orozco Alzate, Mauricio (Thesis advisor); Isaza Echeverry, Gustavo Adolfo (Thesis advisor); Universidad Nacional de Colombia.; Colciencias Jóvenes Investigadores
A medida que avanzan las investigaciones y la tecnología se generan cada vez volúmenes más grandes de información y esto ocasiona un aumento drástico en los tiempos necesario para procesarla, es por eso que la comunidad científica está en la búsqueda de alternativas para suplir las necesidades de obtener resultados en el menor tiempo posible y optimizando los recurso, una de las posibles alternativas consiste en usar las nuevas arquitecturas heterogéneas que incluyen una interacción CPU-GPU para procesamiento paralelo, es aquí en donde reside la importancia de esta investigación la cual pretende utilizar programación paralela por medio de unidades de procesamiento gráfico (GPU) para la aceleración de algoritmos de cómputo científico, cada uno de los problemas tratados se implementaran de forma paralela en GPU y de forma secuencial en CPU con el fin de contrastar tiempos de simulación y así mostrar bajo qué condiciones y qué arquitectura obtendrán las mejores aceleraciones. A lo largo de todo el documento se explicará detalladamente las estrategias de computación paralela sobre arquitecturas heterogéneas utilizando en mayor proporción dispositivos de procesamiento gráfico (GPU), tomando como base el lenguaje C y las librerías CUDA y OpenCL para la gestión de la misma, con el fin de que el problema se adapte de la mejor forma al dispositivo utilizado. Dentro de los resultado obtenidos se observan aceleraciones de hasta 213X para el sistema de Lorenz y convertidor Buck, en el caso de la ecuación de Laplace en 2 dimensiones se puedo lograr aceleraciones de hasta 9;7X, en el caso de la ecuación de Laplace en 3 dimensiones se puedo lograr aceleraciones de hasta 8;6X y en el caso del análisis estadístico de SNP se obtuvo aceleración de 26;9X de forma paralela en CPU y de 8;2X de forma paralela en GPU.
Confiabilidad de sistemas de distribución
(1998) Ramírez Castaño, Samuel; Parra López, Estrella (Thesis advisor)
Dado que la confiabilidad es uno de los parámetros que miden la calidad de servicio de energía eléctrica que apenas comienza a ser exigido a las empresas de energía, el presente trabajo reúne todos los conceptos teóricos y metodologías mas comunes conocidas hasta ahora para que el estudiante de ingeniería eléctrica aprenda todo lo relacionado con el tema. Se presenta en forma de texto guia el temario así: Comienza con las bases de la teoría de probabilidades y procesos estocásticos, luego se habla de confiabilidad de componentes para pasar luego a tratar la confiabilidad de componentes siguiendo el método de redes, el método de espacio-estado y otros métodos dentro de los cuales se destaca el método de simulación de Montecarlo. Queda de esta manera preparado el camino para tratar el tema principal, que es la confiabilidad de sistemas de distribución, para lo cual se tratan algunos aspectos preliminares pasando luego a la discusión sobre la evolución de la confiabilidad de sistemas de distribución radiales.y por ultimo para las redes enmalladas y en paralelo. En ambos casos se presenta una amplia gama de ejemplos de ilustración que ayudan a la comprensión de las diferentes metodologias de calculo
Process integration and control tied to economic optimization in biobutanol synthesis
(2016) Grisales Díaz, Victor Hugo; Olivar Tost, Gerard (Thesis advisor)
Diferentes esquemas de destilación integrados térmicamente fueron propuestos, y evaluados para la separación de butanol o etanol en el ambiente de simulación. Los requerimientos energéticos y las emisiones obtenidas de CO2 de los esquemas propuestos en este trabajo están entre los más bajos encontrados en la literatura para la producción de butanol. Esquemas de destilación doble-efecto o integración de calor de columnas de alta y baja presión son la opción más económica con requerimientos energéticos entre 30-40% más bajos que los sistemas convencionales. La mejor configuración para la producción de acetona, butanol y etanol fue seleccionada mediante la optimización de sistemas integrados de reacción híbridos. Los reactores integrados con separación alcanzaron requerimientos energéticos totales mayores a los esquemas de separación externa integrados térmicamente. Sin embargo, reactores integrados fueron preferibles porque reducen el consumo de agua y el tamaño del reactor en más de tres y dos veces, respectivamente. Un sistema de reacción y extracción de los inhibidores producidos en la fermentación y en el pretratamiento, fue la opción más económica de producción a partir de lignocelulosa. El esquema y las condiciones óptimas de operación fueron seleccionados para facilitar el control del proceso a condiciones óptimas económicamente
Análisis de seguridad en estado estable para tiempo real basado en SCOPF considerando condiciones meteorológicas
(2014) Meza Jiménez, Victor Manuel; Pérez, Ernesto (Thesis advisor)
Los sistemas de transmisión expuestos a condiciones climáticas adversas tienen una mayor probabilidad de desconexión no deseada de elementos, lo que representa un posible deterioro de la seguridad del sistema. La información de pronósticos meteorológicos puede ser entonces incorporada a los análisis de seguridad en estado estable para mitigar el riesgo asociado a este fenómeno. Tres alternativas son evaluadas en el desarrollo de este trabajo que propone una metodología basada en el flujo de potencia óptimo con restricciones de seguridad. La metodología es probada sobre un caso IEEE 30-barras modificado

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