Diseño y desarrollo de láser de fibra óptica en configuración de anillo.

La presente propuesta tiene como finalidad, diseñar y desarrollar un dispositivo láser de fibra óptica en configuración de anillo novedoso, incluyendo un material termo-crómico llamado comúnmente lofina, este material en los últimos años ha sido objeto de estudio en el laboratorio de optoelectrónica. Se han estudiado principalmente, propiedades ópticas, como absorbancia, fluorescencia en diferentes longitudes de onda, encontrando así diferentes aplicaciones interesantes. De acuerdo, a los estudios previos que se presentan en la absorbancia, se plantea darle otra aplicación como absorbedor saturable en una cavidad óptica para la generación de pulsos ultracortos que andan alrededor de los picosegundos. Posteriormente, se procederá al diseño y desarrollo del láser de fibra óptica, donde el aporte tecnológico sería construir y tener una fuente láser funcional, el aporte científico estaría en determinar y caracterizar el perfil del pulso, duración y ancho espectral a través de modelos matemáticos que describen el comportamiento del campo electromagnético dentro de la cavidad.

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Estimación de demandas de agua en tuberías con ramales mediante observadores de entrada desconocida no lineales.

Una red de distribución de agua (RDA) es un conjunto de tuberías que trabajan a determinadas presiones para abastecer agua potable a los usuarios (Sankar et al., 2015). El conocimiento preciso de las demandas nodales que varían en distintos horarios, es un requisito previo para la predicción de la presión y la calidad del sistema de distribución. En consecuencia, conocer las demandas coadyuva a mejorar la operación del sistema de distribución por parte de los operadores de la RDA (Letting et al., 2017).

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Robust fault diagnosis of cooperative non-homogeneous multiagent systems

In this work, we propose to develop fault estimation observes with convex structures for nonhomogenous multiagent systems (MAS). In general, despite that different methodologies are mainly developed for identical agents, there is a difference between agents due to uncertainties or collaboration between other agents. Therefore, nonhomogeneous MAS is more general than homogeneous systems. Also, there are many applications of heterogeneous systems, particularly in collaborative tasks, for example, between a mobile robot and an unmanned aerial vehicle. Only a few works have been reported for nonhomogenous MAS and mainly focussed on linear models. To the best of our knowledge, so far, in terms of convex MAS only homogeneous systems have been discussed. This work will also consider solutions based on linear matrix inequalities to estimate sensor or actuator faults on the agents—the main idea is to increase the safety and reliability.

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Control predictivo óptimo basado en modelos LPV con reparametrización de la predicción de las entradas aplicado a sistemas mecatrónicos.

El control predictivo (MPC) es una técnica de control bien establecida en la literatura de control automático que reporta cientos de aplicaciones exitosas en la industria. La idea básica del MPC es el cálculo de la acción de control en cada instante de muestreo a través de la solución de un problema de optimización, el cual se escribe en términos de un modelo de predicción . Utiliza una función de costo para considerar el objetivo de control como regulación o rechazo de perturbaciones. Su formulación permite considerar restricciones en la entrada, salida o estados del sistema en el proceso de diseño, lo cual es uno de los principales atractivos de esta técnica de control.
Con el fin de tener un mayor impacto en la evolución de las variables a pesar de tener horizontes de control pequeños, la propuesta de tesis se basa en retomar un enfoque que tuvo mucho éxito en el MPC para LTI que plantea reparametrizar la secuencia de entrada con funciones ortogonales convergentes y aplicarla en el caso de sistemas LPV. El MPC tradicional considera que las entradas calculadas tienen impacto sobre una muestra, es decir cada valor calculado de la entrada se aplica en la muestra que le corresponde, dicho de otra manera, el vector de entradas futuras se multiplica por una matriz identidad unitaria. Al cambiar esta matriz por una matriz de funciones convergentes el impacto de cada valor calculado de la entrada es mucho mayor en el tiempo, por lo que con horizontes pequeños es posible tener el efecto de horizontes más grandes.

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Control colaborativo tolerante a fallas robusto de robots móbiles

Consensus control is fundamental in the study of collaborative control, and its objective is to design distributed controllers to make a group of agents converges to a common state. Its applications range from cooperative control of autonomous vehicles to formation control of air and ground vehicles, among others. This works will be dedicated to study fault-tolerant control consensus protocols for collaborative robots subject to actuator, sensor and interconnection faults. Mixed robust techniques will be explored in order to guarantee the robustness of the algorithms against noise, disturbances and uncertainties. These combined techniques have proven to be effective on FTC control for a single agent, and this thesis will explore their application to collaborative robots. Finally, the main idea is to test these consensus protocols on mobile robots in the automatic control laboratory, sharing information through a wireless network and an Optitrack movement capture system.

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Estrategias de control para el vuelo en formación no holonómico de cuadrirrotores transportando una carga

En este tema de tesis se propone diseñar esquemas de control no lineales para la navegación en formación no holonómica de múltiples cuadrirrotores transportando una carga. Este problema ha sido ampliamente tratado usando solamente un VANT. Sin embargo, muchas de las aplicaciones del transporte aéreo están muy limitadas, debido a la viabilidad de llevar una carga que es demasiado pesada para la capacidad de empuje de un solo vehículo, también con múltiples VANTs existe la posibilidad de aumentar la redundancia, la seguridad, de superar las limitaciones físicas que se presenta con un solo vehículo y lograr tareas más sofisticadas. Además, el considerar un escuadrón de agentes es un reto mayor, debido a que complica el diseño de las estrategias de control, ya que los controladores deben ser lo suficientemente robustos para seguir una trayectoria deseada bajo cambios de carga y para lidiar con las fuerzas que cada agente ejerce sobre los demás.

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Diagnóstico de fugas en redes hidraúlicas mediante redes neuronales con retardos

Las pérdidas por fugas de agua potable en las redes de distribución constituyen una tercera parte a nivel mundial y superan el 60% en algunas ciudades mexicanas. El diagnóstico de fugas (detección, localización y dimensionamiento) es de gran importancia en la gestión eficiente del agua potable para reducir pérdidas económicas y evitar problemas sanitarios. Estas tareas se han abordado en trabajos previos analizando las pérdidas de presión ocasionadas por las fugas mediante métodos basados en modelos, aunque los modelos hidráulicos presentan los inconvenientes de la complejidad (e.g., no linealidad), la incertidumbre en el consumo de los usuarios y la variación en el tiempo de algunos parámetros. Recientemente se han propuesto métodos basados en datos que usan machine learning (clasificadores bayesianos y redes neuronales, entre otros) para reconocer patrones de fuga directamente a partir de las mediciones de presión en determinados puntos de la red. Puesto que las presiones en la red cambian a lo largo del día, por el consumo variable de los usuarios, se dificulta distinguir entre los cambios de presión debidos a las fugas y aquellos ocasionados por la propia dinámica del sistema. Por ello, en esta tesis se propone utilizar redes neuronales con retardos para "aprender" la dinámica temporal de las variables hidráulicas, buscando alcanzar un diagnóstico de fugas más certero que cuando sólo se usa machine learning atemporal. Las pruebas experimentales se desarrollarán en el Laboratorio de Hidroinformática del TecNM campus Tuxtla Gutiérrez y en redes de distribución urbanas.

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Diagnóstico y control tolerante a fallas de robots móviles omnidireccionales

Debido a su capacidad de movimiento flexible, los robots móviles con ruedas Mecanum (RMRM) se ha aplicado ampliamente en muchos campos como fábricas, sillas de ruedas, transporte industrial, etc. En esta tesis se plantea el diseño mecánico de un robot móvil omnidireccional usando ruedas Mecanum, para desarrollar estudios de diagnóstico de fallas y esquemas de control de seguimiento de trayectorias tolerante a fallas activo mediante enfoques de modelado convexo, considerando robustez ante ruido de medición y errores por deslizamiento en las ruedas.

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Síntesis y estudio de propiedades fotofísicas de dos derivados de lofina con sustituyentes electrodonadores y su aplicación en sensores de fibra óptica

La síntesis y caracterización de moléculas con propiedades fotofísicas son de gran interés en diferentes áreas de investigación. Existen muchas estrategias diferentes para preparar moléculas luminiscentes, una de ellas es la incorporación de un hidrocarburo aromático policíclico para generar compuestos con coeficientes de extinción molar grandes y rendimientos cuánticos fluorescentes. El interés actual en lofina es investigar sus propiedades luminiscentes para construir materiales nuevos, así como crear nuevos derivados de lofina con propiedades fotofísicas y propiedades útiles para la elaboración de dispositivos para captación de luz. Entonces se propone desarrollar un nuevo derivado para que sea aplicado en el desarrollo de sensores de fibra óptica.

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