Fuzzy Predictive Controller for Mobile Robot Path Tracking

IFAC Intelligent Components and Instruments for Control Applications, Annecy, France 1997This paper presents a way of implementing a Model Based Predictive Controller (MBPC) for mobile robot path-tracking. The method uses a non-linear model of mobile robot dynamics and thus allows an accurate prediction of the future trajectories. Constraints on the maximum attainable angular velocity is also considered by the algorithm. A fuzzy approach is used to implement the MBPC. The fuzzy controller has been trained using a lookup-table scheme, where the database of fuzzy-rules has been obtained automatically from a set of input-output training patterns, computed with the predictive controller. Experimental results obtained when applying the fuzzy controller to a TRC labmate mobile platform are given in the paper.Ministerio de Ciencia y Tecnología TAP95-0307Ministerio de Ciencia y Tecnología TAP96-884C

Adaptive control of a solar furnace for material testing

IFAC Adaptive Systems in Control and Signal Processing. Glasgow. Scotland. UK. 26/08/1998This paper presents an adaptive control system for controlling the temperature of a solar furnace, which is a high solar concentrating facility made up of heliostats tracking the sun and reflecting solar radiation onto a static parabolic concentrating system at the focal spot of which a high percentage of the solar energy collected by the collector system is concentrated in a small area. A large attenuator (shutter) placed between the collector system and the concentrator serves to control the amount of solar energy used for heating the samples placed at the focal spot. The paper shows the results obtained in the application of adaptive PI controllers to a solar furnace, incorporating feedforward action, anti-windup and slew rate constraint handling mechanisms

Solar Thermal Plants Integration in Smart Grids

Solar energy penetration has been increasingly growing in recent years. Since solar energy is intermittent its integration in existing grids is difficult. This paper deals with the optimal integration of solar power plants in grids. The paper proposes a modification of energy hubs which allows to solve the optimization problem with a mixed integer programming algorithm in a distributed way. An introductory simulation study case is givenMinisterio de Educación DPI2008-05818Junta de Andalucía P07-TEP-02720Comisión Europea HD-MP

A Volterra model of the greenhouse temperature using natural ventilation

Model-based control techniques are commonly applied to control the greenhouse climate. As well-known, these techniques require accurate models for adequate results. Several first-principle models have been developed for the greenhouse climate control problem considering all the physical and physiological processes. However, these models are too complex to be used for control purposes. On the other hand, empirical models based on input/output real data allow to obtain better results and less complex model structures. In the Mediterranean areas the main problem is cooling the greenhouse and this leads to natural ventilation as a standard tool. This paper presents the development and the results of a Volterra model for the greenhouse temperature including the crop effect and using natural ventilation.Ministerio de Ciencia y Tecnología DPI2004-07444-C04-01/04Ministerio de Ciencia y Tecnología DPI2007-66718-C04- 01/0

The Explanatory Models about the eukaryotic cell by secondary school students

El principal objetivo de esta investigación fue analizar los modelos explicativos del estudiantado de 8vo básico, acerca de la estructura de la célula eucarionte animal, antes y después de una intervención didáctica, fundamentada desde el Modelo Cognitivo de Ciencia (Giere, 1992) y estructurada según el Ciclo Constructivista de Aprendizaje (Sanmartí, 2000). La investigación se desarrolló en dos fases: a. En la fase descriptiva interpretativa, se categorizaron los modelos explicativos identificados en 18 familias de modelos y b. En la fase pre-experimental, se identificó sí existían diferencias significativas entre dichos modelos antes y después de la intervención didáctica a través, de las técnicas estadísticas de Wilcoxon y ANOVA de aleatoriedad de datos. Los principales hallazgos evidenciaron que la intervención didáctica favorece la construcción de modelos explicativos dinámicos y flexibles, que se caracterizan por poseer un lenguaje más especializado, establecer nuevas relaciones entre los organelos y funciones celulares, así como la capacidad de incorporar nuevos elementos para enriquecer el modelo de célula escolar, demostrando así que estos modelos se transforman progresivamente (Rodríguez y Moreira, 1999; Justi, 2006).The main objective of this study was to examine the explanatory models of secondary school students, about the structure of the animal eukaryotic cells before and after an didactic intervention, based from the cognitive model of science (Giere, 1992) and the constructivist learning cycle (Sanmartí, 2000). The research took place in two stages: a. Descriptive and interpretative stage, we categorized the explanatory models identified in 18 families of models and b. The pre-experimental stage, it identifies whether there were significant differences between the models before and after the educational intervention by Wilcoxon test and data randomization, ANOVA. The main findings showed that didactic intervention encourages the building of explanatory models, which are characterized by more specialized language, new relationships between the organelles and cellular functions and the ability to incorporate new elements to enrich the school cell model, demonstrating that these models evolve progressively (RodrÍguez and Moreira, 1999; Justi, 2006)

Studies for the application of an adaptative controller to hydroturbine generators

This paper describes some studies made towards the automatization of hydroturbine generators with microcomputers. The overall design will include an automata controlling the starting-up and shutting-down procedure as well as an self-tuning regulator for the speed control. A self-tuning regulator based on the classical pole-assignment-method is studied. The algorithm uses a fast procedure for solving the polynomial equation implicit to selfturner regulator. This procedure is very simple from a computational point of view as only applications of elementary transformations on a 2 x 2 polynomial matrix are needed.The algorithm has been programmed on a Digital PDP 1103 computer and applied to some test problems

Diseño e implementación de los sistemas de control de un receptor solar volumétrico y de la etapa de potencia de una central eléctrica termosolar

XXIV JORNADAS DE AUTOMÁTICA (24) (24.2003.LEÓN, ESPAÑA)En este trabajo se muestran someramente los esquemas de control desarrollados e implementados para poder operar de forma automática una planta solar de receptor central, caracterizada porque la energía incidente no puede ser manipulada. El trabajo pretende mejorar los esquemas de control existentes hasta el momento y que se han utilizado para la operación de la planta TSA, aprovechando además la instalación de un nuevo receptor volumétrico en la planta. El trabajo se centra en la descripción los sistemas de control del flujo de aire a través de receptor y en los sistemas de control de la etapa de potencia al no disponer de resultados de operación en la actualidad porque el nuevo receptor volumétrico está en fase de instalación.Ministerio de Ciencia y Tecnología DPI2001-2380-C02Ministerio de Ciencia y Tecnología DPI2002-04375-C0

Models for Mexican Temperate Forests: A Sustainable Management Approach

In Mexiko besteht ein Bedarf an Technologien, die die Dynamik von Waldbestän den mit Waldbausystemen verbinden. Die Bereitstellung und Anwendung dieser Technologien könnte die Waldbewirtschaftung verbessern. Die Wälder könnten so nicht nur profitabler, sondern auch besser an den Klimawandel angepasst werden. In letzter Zeit gibt es eine Debatte über die Waldbewirtschaftung im Hinblick auf Kohlenstoff und Klimawandel. Neuere Studien behaupten, dass es für die Kohlenstoffbindung und -speicherung besser ist, den Wald ohne Bewirtschaftung wachsen zu lassen. Andere Forscher argumentieren jedoch, dass die Holznutzung eine bessere Bewirtschaftungsstrategie ist, da die Verwendung von Holzprodukten anstelle von kohlenstoffintensiven Materialien Substitutionseffekte mit sich bringt. In dieser Arbeit wird das Thema mit Hilfe von simulierten Waldentwicklungen unter Berücksichtigung der natürlichen Bedingungen beispielhaft für einen mexikanischer Wald der gemäßigten Zone untersucht. Zu diesem Zweck wurde die Software ForestSimulator auf die mexikanischen Verhältnisse angepasst. Der erste Schritt war die Entwicklung und Sammlung der notwendigen Wachstumsmodelle, die in die Software integriert werden sollten. Die entwickelten Modelle wurden anhand der Daten von 49 Stichprobenparzellen in Naturwäldern im Norden von Puebla, Mexiko, angepasst (Kapitel 2-4). Die restlichen Modelle wurden aus der Literatur zusammengetragen und in den ForestSimulator integriert, dieser Prozess wird in Kapitel 4 ausführlich beschrieben. Kapitel 5 befasst sich mit der Bestandsdynamik und den natürlichen Triebkräften der Baummortalität in gemäßigten Wäldern, und in Kapitel 6 werden schließlich die Informationen der vorangegangenen Kapitel im Rahmen der Simulationsstudie beispielhaft angewendet. Die folgenden Absätze fassen die wichtigsten Ergebnisse der einzelnen Kapitel zusammen. In Kapitel 2 wurden mehrere Modelle zur Vorhersage des Basalflächenzuwachses (BAI) mit linearen festen und gemischten Effekten modelliert. Gemischte-Effekte-Modelle wurden verwendet, um Rückschlüsse auf die zufälligen Effekte von Parzellen-, Höhenlage- und Aspekt-Ebene ziehen zu können. Die Ergebnisse umfassen eine Reihe von Modellen zur Vorhersage des BAI für Pinus patula und andere wichtige Gattungen in Zentralmexiko (Abies, Pinus, Quercus). Bei jedem dieser Modelle wurden die Logarithmus-Transformation des Baumdurchmessers und der Konkurrenzindex BALMOD als fest gewählt, während Parzelle, Höhenlage und Aspekt als zufällige Effekte eingesetzt wurden. Daher enthalten die in diesem Kapitel vorgestellten Modelle die grundlegenden Komponenten der BAI-Vorhersagemodelle: i) Baumgröße, ii) Baumkonkurrenz und iii) Standorteigenschaften. Kapitel 3 befasst sich mit der Entwicklung von vier Modellen zur Vorhersage von Baumhöhe-Durchmesser-Beziehungen (h-d) für Nadel- und Laubbaumarten. Nichtlineare Modellierungsansätze mit festen und gemischten Effekten wurden verwendet, um verallgemeinerte Versionen der Gompertz-Funktion für Pinus patula und die Pinus-Gruppe, die Näslund-Funktion für Abies religiosa und die Curtis-Funktion für die Quercus-Gruppe anzupassen. Diese Modelle wurden ebenfalls kalibriert und einer Kreuzvalidierung unterzogen. Alle Gruppen zeigten zuverlässige Ergebnisse mit akzeptablen Goodness-of-Fit-Statistiken. Zur Kalibrierung ist eine Unterstichprobe von drei Bäumen erforderlich, um genaue Vorhersagen machen zu können. Die neu entwickelten Modelle können auch unabhängig von Waldsimulatoren verwendet werden. Kapitel 4 befasst sich mit der Methodik, die zur Anpassung der ForestSimulator-Software auf die mexikanischen Bedingungen verwendet wurde. Einige Modelle wurden aus der Literatur entnommen, andere wurden entwickelt, um die Anforderungen der Software zu vervollständigen. Die Gleichungen aus der Literatur wurden hauptsächlich aus dem Forstbiometrischen System für die Waldbewirtschaftung in Mexiko (SIBIFOR) aus dem Forstwirtschaftsgebiet 2108 (UMF2108) UMF2018 für P. ayacahuite, P. hartwegii, P. leiophylla, P. montezumae, P. patula, P. pseudostrobus, P. teocote, Abies religiosa und Quercus sp entnommen. Für dieses Kapitel wurden folgende Modelle neu entwickelt: Modelle für die Durchmesserverteilung, die Kronenbreite und die Kronenansatzhöhe. Als Hauptergebnis wird in dieser Arbeit eine neue mexikanische Version des ForestSimulators für gemäßigte Wälder vorgestellt. In Kapitel 5 werden räumliche Punktmuster verwendet, um Rückschlüsse auf die Beziehung der Waldbestandsdynamik zu Störungen zu ziehen. Die Baummortalität ist ein wichtiger Prozess der Walddynamik, deren Kenntnis für die Umsetzung geeigneter Bewirtschaftungsstrategien von grundlegender Bedeutung ist. Ziel dieser Studie war es, die Baumsterblichkeit in einem älteren Waldder gemäßigten Zone in Zentralmexiko räumlich zu charakterisieren. Dafür wurden Daten aus einer einzigartigen Dauerbeobachtungsfläche (300 x 300 m) verwendet wurden, die seit 20 Jahren unter Beobachtung ist. Obwohl dieses Plot anders ist, befand es sich in der Nähe des Hauptuntersuchungsgebietes und die generierten Informationen können auf ähnliche Wälder angewendet werden. Die Ergebnisse der Punktmusteranalyse zeigten, dass die Baummortalität in Clustern auf verschiedenen Skalen auftritt und keine starken Hinweis auf dichtebedingte Mortalität zu finden war. Die Ergebnisse können durch die Dürreperioden erklärt werden, die zwischen den Messungen auftraten und die Cluster von abgestorbenen Bäumen erzeugt haben können. Die in dieser Studie gewonnenen Informationen sind für die Umsetzung von Managementstrategien nützlich und liefern neue Informationen zur Baummortaltät in mexikanischen Waldökosystemen. Kapitel 6 befasst sich mit der Simulation der Kohlenstoffbilanz über einen Zeitraum von 120 Jahren unter Verwendung von drei verschiedenen Szenarien: 1) Protected = Geschützt; 2) Gaps = Lücken; und 3) Harvest = Ernte-Szenarien. Zur Durchführung der Simulationen wurde der ForestSimulator Mexico verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass die größte Menge an Kohlenstoff in situ durch das Szenario "Geschützt" gespeichert wurde, gefolgt von den Szenarien "Lücken" und "Ernte". Obwohl das Szenario "Geschützt" die beste Option für den Klimanutzen zu sein schien, erhöht die Kohlenstoffakkumulation in feuergefährdeten Ökosystemen das Risiko für größere und schwerere Brände, die mehr Kohlenstoff in die Atmosphäre freisetzen und sich negativ auf die Widerstandsfähigkeit der Wälder auswirken würden. Die Ernteszenarien erwiesen sich aufgrund von Substitutionseffekten, der Vermeidung der Akkumulation von Totholz und der sozioökonomischen Aspekte als bessere Bewirtschaftungsoption. Die Waldbewirtschaftung kann die Kohlenstoffbindung und -speicherung beeinflussen und spielt daher eine Schlüsselrolle bei Strategien zur Abschwächung des Klimawandels. Darüber hinaus muss die Forstwirtschaft die Wälder an den Klimawandel anpassen, indem sie widerstandsfähige Artenmischungen fördert und anbaut. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden darauf ausgerichtet, die nachhaltige Waldbewirtschaftung in Mexiko mit Hilfe der Software ForestSimulator zu unterstützen. Die Anwendung, der in dieser Arbeit beschriebenen Kenntnisse und Technologien sollte mexikanischen Förstern, Wissenschaftlern und Entscheidungsträgern helfen, Waldökosysteme besser zu verwalten, zu analysieren und zu regulieren.In Mexico there is a need for technologies that link forest stand dynamics with silviculture systems. Providing these technologies could enhance forest management, not only by making forests more profitable, but by adapting them to climate change. Lately, there has been a debate on forest management for carbon and climate change benefits. Recent studies claim that letting forest grow without management is better for carbon sequestration and storage. However, other researchers argue that harvesting is a better management strategy because of the substitution effects of using wood products instead of carbon-intensive materials. This thesis addresses the subject in a simulation scheme, taking into account the natural conditions of Mexican temperate forests. For this purpose the ForestSimulator software was adapted to the Mexican standards. The first step was to develop and collect the necessary growth models to be integrated into the software. The developed models were fitted using information of 49 sampling plots located in natural forests of northern Puebla, Mexico (chapters 2-4). The rest of the models were collected from the literature and integrated into ForestSimulator, this process is detailed in chapter 4. Chapter 5 deals with the stand dynamics and the natural drivers of tree mortality in temperate forests, and Chapter 6 integrates the information of previous chapters in a simulation study. The following paragraphs summarize the main findings of each chapter. In chapter 2, several models for predicting basal area increment (BAI) were fitted using linear fixed and mixed-effects modeling approximations. Mixed-effects models were used to infer about the random effects at plot, elevation, and aspect levels. The results include a set of models for predicting BAI for Pinus patula and other important genera in Central Mexico (Abies, Pinus, Quercus). On each of these models, the logarithm transformation of tree diameter d and the competition index BALMOD were chosen as fixed, while plot, elevation, and aspect were selected as random effects. Therefore, the models presented in this chapter include the fundamental components of BAI prediction models: i) tree size, ii) tree competition, and iii) site characteristics. Chapter 3 deals with the development of four models to predict tree height-diameter (h-d) relationships for coniferous and broadleaf species. Non-linear fixed and mixed-effects modeling approaches were used to fit generalized versions of the Gompertz function to Pinus patula and Pinus group; Näslund function to Abies religiosa; and Curtis function to Quercus group. These models were also calibrated and validated using cross-validation. All groups showed reliable results with acceptable goodness-of-fit statistics. For the calibration, a sub-sample of three trees is required to make accurate predictions. The newly developed models can be used independently of forest simulators as well. Chapter 4 is concerned with the methodology used for adapting the ForestSimulator software to the Mexican conditions. Some models were collected from the literature and others were developed to complete the software requirements. The equations from literature were taken primarily from the Forest Biometric System for forest management in Mexico (SIBIFOR) from the forest management unit 2108 (UMF2108) for P. ayacahuite, P. hartwegii, P. leiophylla, P. montezumae, P. patula, P. pseudostrobus, P. teocote, Abies religiosa, and Quercus sp. For this chapter, the models developed were: diameter distribution, crown width, and crown base height models. As a main result, a new Mexican version of ForestSimulator for temperate forests is presented in this thesis. In chapter 5, spatial point patterns are used to infer about the relationship of forest stand dynamics to disturbances. Tree mortality is an important process of forest dynamics and its knowledge is fundamental to implement adequate management strategies. The aim of this study was to spatially characterize the tree mortality in a mature temperate forest of central Mexico, using information from a unique permanent plot (300 x 300, m) measured in a 20-year period. Although this plot is different, it was located close to main study area and the information generated can be applicable to similar forests. The results from applying point pattern analysis showed that tree mortality occurs in clusters at different scales, and did not show a strong evidence of mortality by suppression. These results could be explained by the droughts that occurred between measurements and that could have produced clusters of dead trees. The information generated by this study can contribute to implement management strategies and provides novel information regarding tree mortality in Mexican forest ecosystems. Chapter 6 focuses on the simulation of the carbon balance over a 120-year period, using three different scenarios: 1) Protected; 2) Gaps; and 3) Harvest scenarios. ForestSimulator Mexico was used to perform the simulations. The results showed that the largest amount of carbon was stored in situ by the Protected scenario, followed by the Gaps and Harvest scenarios. Although the Protected scenario seemed to be the best option for climate benefits, carbon accumulation in fire-adapted ecosystems increases the risk for more extensive and severe fires, which would release more carbon into the atmosphere, while having a negative effect on forest resilience. The Harvest scenarios turned out to be a better management option due to substitution effects, the avoidance of forest fuel accumulation, and the socioeconomic aspects derived from the sale of timber. Forest management can affect carbon sequestration and storage, therefore it plays a key role in climate change mitigation. In addition, forestry could also adapt forests to climate change by choosing and selecting a resilient species composition. The results of this thesis were directed to support sustainable forest management in Mexico by integrating models in the ForestSimulator software. Therefore, further use of the knowledge and technologies described in this work could help Mexican foresters, scientists, and decision makers to manage, analyze, and regulate forest ecosystems.2021-10-1

Effect of adding Salix babylonica Extracts and Exogenous Enzymes to Basal Diets on the Meat Quality of Growing Suffolk Lambs

It was evaluated the effect of adding Salix babylonica L. extracts and exogenous enzymes in combination or individually on meat quality in growing Suffolk lambs. Animals were divided into 4 groups of 4 animals each in a completely randomized design (CRD). Treatments were: (i) Control: basal diet of concentrate (30%) mixture and corn silage roughage (70%); (ii) EZE (exogenous enzymes): basal diet plus 10 g of enzyme (Zado®); (iii) SB (Salix babylonica): basal diet plus 30 ml of S babylonica extracts, and (iv) EZESB (exogenous enzymes + Salix babylonica): basal diet plus 10 g enzyme and 30 ml of S. Babylonica extracts. Lambs were housed in individual cages for 60 days. Extracts were dosed orally while EZE was mixed with concentrate. At the end of the trial, lambs were slaughtered and Longissimus dorsi samples were analysed. Samples were analysed for CP, CF, ash and DM. Meat quality parameters included color, pH, carcass temperature and kidney fat. No significant differences for live weight, chemical composition, as well as hot carcass weight and cold, initial and final temperature and kideny fat. Meat lightness (variable L *) and pHf were improved (P<0.05) with EZESB treatment compared to the other three treatments, and the most optimal pHf four treatments being the most acidic. Lambs fed SB or EZE were not different from the control. In conclusion, a combined administration of EZESB to the basal diet improves meat quality by reducing the pH and increasing its lightness when compared to either EZE or SB, individually