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Publicación A 3-D Simulation of a Single-Sided Linear Induction Motor with Transverse and Longitudinal Magnetic Flux(MDPI, 2020) Domínguez Hernández, Juan Antonio; Duro Carralero, Natividad; Gaudioso Vázquez, Elena; https://orcid.org/0000-0002-6437-5878This paper presents a novel and improved configuration of a single-sided linear induction motor. The geometry of the motor has been modified to be able to operate with a mixed magnetic flux configuration and with a new configuration of paths for the eddy currents induced inside the aluminum plate. To this end, two slots of dielectric have been introduced into the aluminum layer of the moving part with a dimension of 1 mm, an iron yoke into the primary part, and lastly, the width of the transversal slots has been optimized. Specifically, in the enhanced motor, there are two magnetic fluxes inside the motor that circulate across two different planes: a longitudinal magnetic flux which goes along the direction of the movement and a transversal magnetic flux which is closed through a perpendicular plane with respect to that direction. With this new configuration, the motor achieves a great increment of the thrust force without increasing the electrical supply. In addition, the proposed model creates a new spatial configuration of the eddy currents and an improvement of the main magnetic circuit. These novelties are relevant because they represent a great improvement in the efficiency of the linear induction motor for low velocities at a very low cost. All simulations have been made with the finite elements method—3D, both in standstill conditions and in motion in order to obtain the characteristic curves of the main forces developed by the linear induction motor.Publicación A methology to model and simuate binary distillation columns with inventory control(2004-01-01) Duro Carralero, Natividad; Morilla García, FernandoPublicación Advanced Control by Reinforcement Learning for Wastewater Treatment Plants: A Comparison with Traditional Approaches(MDPI, 2023) Gorrotxategi Zipitria, Mikel; Hernández del Olmo, Félix; Gaudioso Vázquez, Elena; Duro Carralero, Natividad; Dormido Canto, RaquelControl mechanisms for biological treatment of wastewater treatment plants are mostly based on PIDS. However, their performance is far from optimal due to the high non-linearity of the biological and changing processes involved. Therefore, more advanced control techniques are proposed in the literature (e.g., using artificial intelligence techniques). However, these new control techniques have not been compared to the traditional approaches that are actually being used in real plants. To this end, in this paper, we present a comparison of the PID control configurations currently applied to control the dissolved oxygen concentration (in the active sludge process) against a reinforcement learning agent. Our results show that it is possible to have a very competitive operating cost budget when these innovative techniques are applied.Publicación Análisis, desarrollo y publicación de laboratorios vrtuales y remotos para la enseñanza de la automática(EIWISA 2007, V Jornadas de enseñanza a través de internet/web de la inginiería de sistemas y automática, 2007-01-01) Dormido Bencomo, Sebastián; Farias Castro, Gonzalo Alberto; Canto Díez, María Antonia; Esquembre Martínez, Francisco; Sánchez Moreno, José; Dormido Canto, Sebastián; Dormido Canto, Raquel; Duro Carralero, NatividadPublicación Application of intelligent algorithms to aerospace problems(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Facultad Técnica Superior de Ingeniería Informática. Departamento de Informática y Automática, 2011-11-29) Alonso Zotes, Fernando; Santos Peñas, Matilde; Duro Carralero, NatividadEl propósito de este documento es presentar un resumen en español de la tesis doctoral titulada Application of Intelligent Algorithms to Aerospace Problems, cuya memoria está escrita en inglés. Este documento está estructurado de la manera siguiente, que corresponde a los capítulos de la memoria de la tesis: 1) Introducción. En la presente sección se describe la organización del documento, así como el propósito del trabajo de investigación realizado. 2) Control de satélites en puntos de Lagrange. En la tesis doctoral se ha realizado un estudio del modelado, simulación y control de satélites en torno a los puntos de Lagrange (también conocidos como puntos de libración) del sistema Tierra-Luna. Se han diseñado controladores P y PD, convencionales y borrosos para esta aplicación, y se resumen los principales resultados de simulación. 3) Optimización de trayectorias de lanzadores. Se han realizado una serie de estudios sobre la optimización de trayectorias de lanzamiento con estrategias evolutivas, en concreto para este problema con algoritmos genéticos. 4) Optimización de trayectorias interplanetarias utilizando asistencias gravitacionales. Se presenta un resumen de la optimización de tales trayectorias utilizando tres tipos de aproximaciones evolutivas: algoritmos genéticos, Particle Swarm Optimisation (PSO) y Multi Output PSO (MOPSO). 5) Conclusiones y trabajos futuros, donde se resumen las principales conclusiones derivadas de la tesis doctoral, y se presentan las líneas de investigación más relevantes que han surgido durante la elaboración de la misma.Publicación Auto-Tuning PID controllers in terms of relative damping(IFAC 2000, 2000-01-01) González López, Antonio; Morilla García, Fernando; Duro Carralero, NatividadPublicación Computational Models for Mobile Robotics based on Reaction Diffusion Processes(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática. Departamento de Informática y Automática, 2016-01-29) Vázquez Otero, Alejandro; Duro Carralero, Natividad; Dormido Canto, RaquelEsta tesis pretende contribuir al campo de la Dinámica No Lineal en sistemas de reacción-difusión, desde una perspectiva computacional, desarrollando algoritmos en los que toda la lógica de decisión sea transferida al modelo numérico. El capítulo de resultados se divide en tres secciones. La primera parte introduce un algoritmo de exploración para robots autónomos. Este algoritmo no sólo opera sobre la parte de exploración sino que también planifica la ruta más corta para el movimiento del robot, por lo tanto encapsula toda la lógica de decisión necesaria para desplazar al robot de forma autónoma. También se introduce el concepto de función \emph{utilidad}, que permite ajustar el algoritmo para desarrollar distintos tipos de exploración, priorizando la forma de evaluar el entorno. Este obedece a que, por ejemplo, en ocasiones resulta interesante priorizar la exploración del área que rodea los objetos (léase paredes, obstáculos, etc.), mientras que en otros casos resulta mas eficiente explorar los espacios abiertos en primera instancia. Finalmente, el algoritmo de exploración se extiende para hacerlo colaborativo y semi descentralizado, de esta forma un número indefinido de robots pueden colaborar en la exploración de un mismo área. La segunda parte introduce un algoritmo dedicado a resolver diagramas de Voronoi.La geometría computacional se ocupa del estudio de los algoritmos para resolver problemas geométricos, y en ese contexto el diagrama de Voronoi aparece como una estructura que subyace a la geometría de problemas aparentemente distintos. Un ejemplo es el diagrama de Voronoi generalizado para una malla discreta, estructura que identifica puntos topológicamente importantes, al tiempo que determina las rutas que conectan entre si dichos puntos. En ese ámbito, el diagrama de Voronoi puede ser utilizado para abordar el problema de navegación para un robot autónomo. Por lo tanto, aquí se aborda el diagrama generalizado de Voronoi mediante la computación RD, de forma que el algoritmo desarrollado, a partir de un mapa, determina un esqueleto del mismo que representa la topología del entorno operativo del robot. Además, se muestra cómo el modelo empleado permite una integración directa de los datos provenientes de los sensores en la malla computacional. La tercera y última parte introduce un algoritmo para localizar correctamente el centro de un haz láser. El haz láser generado en las \emph{líneas de luz} en centros de investigación como Sincrotrones o Láseres, debe ser calibrado con frecuencia.Esto se debe a que los elementos ópticos como lentes o espejos dispuestos en el camino que sigue el haz, son susceptibles a desalinearse, hecho que se agrava con la longitud del camino óptico. Esto es, la distancia desde la fuente de luz láser hasta la cámara experimental donde el láser se focaliza. En este proceso se distinguen dos partes, el reconocimiento de la geometría del haz, que suele ser circular o elipsoidal, combinada con una selección de color, seguido por el cálculo del correspondiente centro del haz. En nuestro caso, por el tipo de instalación de donde se han obtenido las imágenes estaremos interesados únicamente en la parte correspondiente al cálculo del centro del haz. Así, siguiendo la misma aproximación que en las dos secciones anteriores, se ha desarrollado un algoritmo para el cálculo del centro del haz, donde toda la computación se realiza dentro del motor RD. El algoritmo, a partir de una imagen correspondiente a la sección de un haz láser, que ha sido distorsionado por la inclusión de ruido (debido, entre otros, a fenómenos de difracción por desalineamiento de los componentes ópticos) encuentra con precisión el punto correspondiente al centro del mismo. Cabe añadir que todos los algoritmos presentados en las tres secciones de este capítulo han sido comparados con al menos una contra parte convencional, por lo que no sólo se desarrollan algoritmos basados en la computación RD sino que también se evalúa su desePublicación Contribuciones al modelado de un Motor Lineal de Inducción de flujo Transversal mediante Elementos Finitos 3D(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de doctorado en Ingeniería de Sistemas y Control, 2024) Domínguez Hernández, Juan Antonio; Duro Carralero, Natividad; Gaudioso Vázquez, ElenaPublicación Data mining technique for fast retrieval of similar waveforms in Fusion massive databases(Elsevier, 2008-01-01) Vega, J.; Pereira González, Augusto; Portas, A.; Farias Castro, Gonzalo Alberto; Santos, M.; Sánchez, E.; Pajares Martínsanz, Gonzalo; Dormido Canto, Sebastián; Dormido Canto, Raquel; Sánchez Moreno, José; Duro Carralero, NatividadFusion measurement systems generate similarwaveforms for reproducible behavior.Amajor difficulty related to data analysis is the identification, in a rapid and automated way, of a set of discharges with comparable behaviour, i.e. discharges with “similar” waveforms. Here we introduce a new technique for rapid searching and retrieval of “similar” signals. The approach consists of building a classification system that avoids traversing the whole database looking for similarities. The classification system diminishes the problem dimensionality (by means of waveform feature extraction) and reduces the searching space to just the most probable “similar” waveforms (clustering techniques). In the searching procedure, the input waveform is classified in any of the existing clusters. Then, a similarity measure is computed between the input signal and all cluster elements in order to identify the most similar waveforms. The inner product of normalized vectors is used as the similarity measure as it allows the searching process to be independent of signal gain and polarity. This development has been applied recently to TJ-II stellarator databases and has been integrated into its remote participation system.Publicación DESARROLLO DE LABORATORIOS VIRTUALES, INTERACTIVOS Y REMOTOS UTILIZANDO EASY JAVA SIMULATIONS Y MODELOS SIMULINK(XII Latin-American Congress on Automatic Control , CD-ROM del Congreso, Salvador de Bahía (Brasil), october 2006, 2006-01-01) Farias Castro, Gonzalo Alberto; Esquembre Martínez, Francisco; Dormido Bencomo, Sebastián; Vargas Oyarzun, Héctor; Canto Díez, María Antonia; Sánchez Moreno, José; Dormido Canto, Raquel; Duro Carralero, NatividadPublicación Developing and Implementing Virtual and Remote Labs for Control Education: The UNED pilot experience(17th IFAC World Congress (IFAC'08) Seoul, Korea, July 6-11, 2008, 2008-07-06) Dormido Bencomo, Sebastián; Vargas Oyarzun, Héctor; Dormido Canto, Raquel; Duro Carralero, Natividad; Dormido Canto, Sebastián; Morilla García, FernandoLast years, research efforts on the development of virtual and remote laboratories in control engineering education have been reported in many conferences, workshops and journals. However, it is observed that pilot experiences about the utilization of web-based laboratories are not habitual practices. In this paper it is described the pilot experience of the Department of Computer Science and Automatic Control of the Spanish University of Distance Learning (UNED) about the introduction of three webbased laboratories in a course on process control. This experience begins with descriptions of the tools employed to develop client and server-sides and the collaborative environment used to publish the labs in Internet. Attention is due to the concept of task protocol. It consists essentially of an ordered list of activities that students must execute in the virtual and remote mode of each one of the three web-based laboratories. To conclude, results of the pilot experience are given by means of evaluation questionnaires.Publicación Development of a Web-Based Control Laboratory for Automation Technicians: The Three-Tank System(IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION, 2007-01-01) Vargas Oyarzun, Héctor; Farias Castro, Gonzalo Alberto; Esquembre Martínez, Francisco; Dormido Bencomo, Sebastián; Dormido Canto, Raquel; Duro Carralero, Natividad; Sánchez Moreno, José; Dormido Canto, SebastiánPublicación Finite Element Analysis of Different Transverse Flux Linear Induction Motor Models to Improve the Performance of the Main Magnetic Circuit(MDPI, 2024) Domínguez Hernández, Juan Antonio; Duro Carralero, Natividad; Gaudioso Vázquez, Elena; https://orcid.org/0000-0002-6437-5878This paper delves into the knowledge of transverse flux linear induction motors using three-dimensional finite element simulation tools. Original linear induction motors have a useful magnetic flux perpendicular to the movement. We propose some geometric changes to improve the main magnetic circuit of the machine and to ensure simultaneous operation between longitudinal and transverse magnetic fluxes. To obtain the main parameters of the equivalent electrical circuit in a steady state, we propose two steps. Firstly, replicate the classic indirect tests used in rotating machines. This represents a significant advantage since it allows several models to be experimentally tested to obtain the values of electrical parameters. Secondly, use the data from these tests to solve a particular system of equations using numerical methods. The solution provides the electrical elements necessary to generate the equivalent circuit proposed by the authors. A quantitative analysis of the main electrical parameters is also carried out, confirming the advantages of the changes introduced. With them, a significant improvement in thrust force is obtained, especially in stationary conditions and low speeds. Finally, we study, in detail, a set of specific phenomena of linear machines using two parameters: the secondary equivalent air gap and the secondary equivalent conductivity.Publicación Heatflow: un laboratorio basado en web usando Easy JAva simulations y labview para el entrenamiento en técnicas de automatización(XII Latin-American Congress on Automatic Control , CD-ROM del Congreso, Salvador de Bahía (Brasil), october 2006, 2006-10-01) Vargas Oyarzun, Héctor; Farias Castro, Gonzalo Alberto; Dormido Bencomo, Sebastián; Canto Díez, María Antonia; Esquembre Martínez, Francisco; Dormido Canto, Raquel; Duro Carralero, Natividad; Sánchez Moreno, José; Dormido Canto, SebastiánPublicación Machine Learning Weather Soft-Sensor for Advanced Control ofWastewater Treatment Plants(MDPI, 2019) Hernández del Olmo, Félix; Gaudioso Vázquez, Elena; Duro Carralero, Natividad; Dormido Canto, RaquelControl of wastewater treatment plants (WWTPs) is challenging not only because of their high nonlinearity but also because of important external perturbations. One the most relevant of these perturbations is weather. In fact, different weather conditions imply different inflow rates and substance (e.g., N-ammonia, which is among the most important) concentrations. Therefore, weather has traditionally been an important signal that operators take into account to tune WWTP control systems. This signal cannot be directly measured with traditional physical sensors. Nevertheless, machine learning-based soft-sensors can be used to predict non-observable measures by means of available data. In this paper, we present novel research about a new soft-sensor that predicts the current weather signal. This weather prediction differs from traditional weather forecasting since this soft-sensor predicts the weather conditions as an operator does when controling the WWTP. This prediction uses a model based on past WWTP influent states measured by only a few physical and widely applied sensors. The results are encouraging, as we obtained a good accuracy level for a relevant and very useful signal when applied to advanced WWTP control systems.Publicación Modelado y simulación de columnas binarias de destilación con control de inventario(Workshop en: Metodologías de Modelado y Simulación de Sistemas, 2001., 2001-01-01) Duro Carralero, Natividad; Morilla García, FernandoPublicación OpenVend: hacia un ecosistema abierto para el vending en la era de Internet de las Cosas(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática. Departamento de Informática y Automática, 2017-05-29) Solano Tarroc, Antonio; Duro Carralero, Natividad; Dormido Canto, RaquelEsta tesis describe cómo aplicar los paradigmas de Internet de las Cosas (IoT) a los puntos de venta desatendidos y en concreto a las máquinas de vending. De cara a afrontar con garantías la inminente cuarta revolución industrial en el sector del vending, esta tesis propone acelerar su transformación digital. Para ello, cada máquina de vending es modelada en Internet como una tienda online, lo que permite a los usuarios comprar y pagar desde su móvil. A partir de este simple escenario se analizan y proponen diversas tecnologías web para construir una solución de uso sencillo y bajo coste. Teniendo en cuenta que el sector del vending está muy fragmentado y opera con márgenes comerciales muy bajos, parte de la tesis se centra en la búsqueda de eficiencias operacionales que justifiquen las inversiones necesarias para conectar las máquinas de vending a Internet. En esta línea, se propone una solución de bajo coste basada en dispositivos de hardware abiertos y en un modelo de software como servicio (SaaS). La solución tiene que ser muy fácil de gestionar con el objetivo de minimizar los costes de operación y mantenimiento. Para lograr estos objetivos, se ha diseñado una arquitectura en nube privada con capacidades de Big Data. Dicha arquitectura permite automatizar la provisión de los dispositivos IoT y registrar todos los flujos de información para su posterior procesado, y poder así generar analíticas avanzadas. Por otro lado, se propone un sistema de pago móvil alternativo a los actuales basados en aplicaciones nativas (Apps). No es necesario descargarse ninguna aplicación porque se usan tecnologías web (webapps). El sistema propuesto se focaliza en la usabilidad, ya que se busca la simplicidad e inmediatez de los pagos con monedas. Es un sistema universal, es decir, el usuario no tiene que estar vinculado a ninguna institución financiera en concreto, operador de telefonía móvil, o fabricante de dispositivos para poder pagar desde su teléfono móvil. El diseño de la solución debe asegurar que el consumidor, cuando realiza la compra, se encuentra delante de la máquina para recoger el producto, ya que éste se ha comprado en una tienda virtual en Internet y hay que detectar la presencia del usuario para poder dispensarlo. Bajo estas premisas, nace OpenVend, como una solución integral de software y hardware abierto que mejora la eficiencia operativa de las empresas de vending y que permite a los consumidores comprar los productos de las máquinas de vending desde sus teléfonos móviles. Este trabajo también introduce un mecanismo de auto-configuración o plug-and-play que permite crear la representación digital de un sistema complejo o servicio en Internet de forma automática. Una vez creada la representación digital del servicio o sistema, el usuario puede interactuar con el sistema físico en cuestión desde su representación digital, y todo ello, con plenas garantías de confidencialidad y privacidad de los datos del usuario. Los resultados de esta investigación pueden, por extensión, aplicarse a diferentes sectores y escenarios donde sea necesario realizar el pago de bienes y servicios de forma desatendida, o simplemente para eliminar colas. Por ejemplo: el pago de un parking, el alquiler de una bicicleta, el pago en restaurantes y supermercados, etc.Publicación Red Automatl@bs. Compartiendo recursos de experimentación a través de Internet: la experiencia Automatl@bs(2009-09-01) Dormido Bencomo, Sebastián; Vargas Oyarzun, Héctor; Canto Díez, María Antonia; Farias Castro, Gonzalo Alberto; Sánchez Moreno, José; Dormido Canto, Raquel; Duro Carralero, Natividad; Dormido Canto, Sebastián; Morilla García, FernandoPublicación Resolución de problemas de detección y clasificación mediante soluciones óptimas no supervisadas(Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Internacional de Doctorado. Programa de Doctorado en Ingeniería de Sistemas y Control, 2017-05-17) Mur Güerri, Ángel Ramiro; Dormido Canto, Raquel; Duro Carralero, NatividadEl problema de la detección de eventos en una señal o serie temporal puede ser definido como un problema de clasificación no supervisada. La detección se realiza sin tener a priori conocimiento alguno sobre la naturaleza de los eventos. El problema de la clasificación no supervisada de señales puede ser tratado como un problema de clasificación de secuencias temporales. Las señales se clasifican según su comportamiento. Estas pueden tener diferente duración y sus eventos una localización temporal variable. Ambos problemas, detección y clasificación, están relacionados y, como se aborda en esta tesis, pueden ser resueltos mediante técnicas de agrupamiento de objetos o Clustering. En este trabajo se propone utilizar el Clustering para obtener una solución optima y no supervisada. La resolución de ambos problemas puede aplicarse a señales multicanal y resulta de interés en dominios tan variados como la bioingeniería, geofísica, fusión nuclear, etc. A partir de la detección de eventos en una señal, además de la clasificación de señales, se derivan otras aplicaciones. Por ejemplo, el análisis de los estados de una señal. Se entiende por estado la porción de señal entre dos eventos consecutivos. Cada estado de una señal puede analizarse mediante el estudio de sus componentes independientes. En esta tesis, se presenta un método para determinar su número óptimo de forma no supervisada.Publicación Simulation of a Transverse Flux Linear Induction Motor to Determine an Equivalent Circuit Using 3D Finite Element(IEEE, 2023) Domínguez Hernández, Juan Antonio; Duro Carralero, Natividad; Gaudioso Vázquez, Elena; https://orcid.org/0000-0002-6437-5878This paper presents a Transverse Flux Linear Induction Motor prototype simulated with a 3D Finite Element tool. The main objective of the paper is to obtain an accurate method to construct an equivalent circuit that simulates the motor, using some specific parameters. The method has three steps. In the first step, we simulate two indirect tests to represent rotating induction machines, standstill and locked rotor tests. Using the test results, we define an equations system that incorporates the longitudinal end-effect. The system allows us to select specific parameters needed to build the equivalent circuit using six different configurations. In the second step, we classify the parameters in two groups: parameters from the primary and secondary parts. We test the primary part parameters defining the magnetizing inductance as a combination of the longitudinal and the transversal magnetizing inductance. To this end, the method analyses the first harmonic of the magnetic field wave along the air gap, which is located above the central teeth. Thus, it is possible to establish a difference between transversal and longitudinal components of the magnetic field density. The parameters of the secondary part will be compared using 2D Field Theory with a linear induction motor that operates with a transverse flux configuration. In the third step, the method analyses the selected parameters using a goodness factor, a dimensionless key performance indicator, specifically used to evaluate the behavior of linear induction motors and the specific parameters estimated for the equivalent circuit.