Maskay

Prototype of automated irrigation system improves the yield of potatoes (Solanum tuberosum L.) in Riobamba-Ecuador using wireless network sensors-WSN and 6LoWPAN

Abstract: The aim of this study was to optimize irrigation water in the potato (Solanum tuberosum L. cv INIAP Natividad) crop to ensure the maximum productivity of the crop, using WSN according to the agro-ecological conditions of the area, which have allowed to monitor environmental parameters in potato cultivation and have ensured an efficient control system in irrigation. The WSN irrigation network was implemented using four Arduino modules configured with 6LoWPAN; two modules controlled the solenoid valves together with FC-28 sensors, which capture soil moisture, and through the DHT11 sensor the temperature and relative humidity. The fourth module functioned as a gateway through which information is sent to a database developed in PostgreSQL. Additionally, a Web server (Apache) was configured to visualize the control of the drip irrigation system developed in php, JAVA. It was concluded that the T1 (automated irrigation), which had achieved an evidence with a higher productivity in the potato cultivation in 19.2%, with a water consumption of 20% less than the T2 (manual irrigation). This evidences a clear saving of the hydric resource and an optimum development in the potato crop when comparing it with traditional irrigation system.

Resumen: El objetivo de esta investigación fue optimizar el agua de riego en el cultivo de la papa (Solanum tuberosum L. cv. INIAP Natividad) para asegurar la máxima productividad del cultivo, utilizando WSN de acuerdo a las condiciones agroecológicas de la zona, lo cual permitió monitorear parámetros ambientales en el cultivo de la papa y asegurar un sistema de control eficiente en el riego. Se implementó la red WSN utilizando cuatro módulos Arduino configurados con 6LoWPAN, dos módulos controlaron las electroválvulas conjuntamente con sensores FC-28 que captan la humedad del suelo, y a través del sensor DHT11 la temperatura ambiental y la humedad relativa. El cuarto módulo funcionó como Gateway a través del cual se envía información hacia una base de datos desarrollado en PostgreSQL. Adicionalmente, se configuró un servidor Web (Apache) para visualizar el control del sistema de riego por goteo desarrollado en php, JAVA. Se definió T1 = riego automatizado, evidencia con una mayor productividad en el cultivo de la papa en un 19,2%, con un consumo de agua del 20% menos que el T2 (riego manual). Esto evidencia un claro ahorro del recurso hídrico y un óptimo desarrollo en el cultivo de la papa al compararlo con el sistema tradicional.

Energy management strategy for electric vehicles with hybrid storage system using economic predictive control

Resumen: En este trabajo se propone el control predictivo económico como técnica para la gestión energética óptima de un vehículo híbrido. Se describe el modelo utilizado para el control y a partir del mismo se diseña un controlador predictivo económico. Finalmente, se estudia el mejor ajuste de los pesos del controlador que consiga la mayor reducción del consumo de la pila de combustible con la ayuda de baterías y supercapacitores. Para ello se determinan los puntos de consumo máximo y mínimo de la pila de combustible, y se caracteriza el problema de control multiobjetivo mediante la determinación de las curvas de Pareto. El artículo concluye con una discusión de los resultados y los trabajos futuros.

Abstract: In this work, economic predictive control is proposed as a technique for optimum energy management of a hybrid vehicle. The model used for the control is described and an economic predictive controller is designed from it. Finally, the best adjustment of the weights of the controller that achieves the greatest reduction in fuel cell consumption with the help of batteries and supercapacitors is studied. For this purpose, the maximum and minimum consumption points of the fuel cell are determined, and the multiobjective control problem is characterized through the determination of the Pareto curves. The article concludes with a discussion of the results and future work.

Use of CAD for a copper grinding identification system

Resumen: Ecuador actualmente propone una matriz productiva basada no solo en la extracción de petróleo sino también en la explotación de algunos minerales. Como la minería del cobre, un sector con muchas necesidades por resolver, uno de ellos es el control de peso a la salida del mismo. Por tal motivo, en la Universidad Nacional de Loja se construyó un prototipo a escala de laboratorio de trituración de cobre, se identificó el modelo matemático del mismo, mediante el empleo de dos metodologías para la identificación, una basada en CADCS (Computer Aided diseñado y sistemas de control) y el otro en Ident (sistema de identificación) que posee el software MATLAB®, para optimizar este proceso. A continuación, se presentaron cuatro algoritmos que permitieron controlar en una simulación el proceso de trituración y que son: PID, Smith Predictor y luego los resultados del parámetro más relevante se presentaron en una tabla. Finalmente, el mejor algoritmo de control seleccionado fue implementado con la ayuda de Arduino.

Abstract: Ecuador currently proposes a productive matrix based not only on the extraction of oil but also on the exploitation of some minerals. As the mining of copper, a sector with many needs to solve, one of them is the control of weight at the exit of the same. In such a reason in the University National of Loja built a prototype a scale of laboratory for trituration copper, the mathematical model of the same one was identified, employing two methodologies for the identification one based on CADCS (Computer Aided designed and control systems) and the other in Ident (identification system) that owns the MATLAB® software, in order to optimize this process. Next, was presented four algorithms that allowed to control in a simulation the process of crushing and that are: PID, Smith Predictor and then the results of the most relevant parameter was presented in a table. Finally, the best algorithm of control selected it was implemented with the help of Arduino.

Design and implementation of a QPSK demodulator using a technique of central tendency

Resumen: En este trabajo se describe la forma de aplicar la mediana para la demodulación de una señal QPSK y de esa manera recuperar los bits de datos. Los resultados obtenidos muestran que la mediana es una técnica adecuada debido a su simplicidad. Para la modulación de las señales se usaron dos técnicas: síntesis digital directa (DDS) y almacenamiento de fases en memoria. Se compararon estas técnicas para probar posteriormente el funcionamiento del demodulador QPSK. Dicha comparación consistió en probar su eficiencia usando parámetros tales como: consumo de potencia y cantidad de elementos usados; se concluyó que la técnica de memorias es la óptima. Los moduladores y el demodulador con la técnica de tendencia central se diseñaron en lenguaje VHDL y se implementaron en una tarjeta FPGA Virtex-5 de Xilinx.

Abstract: This paper describes a quadrature phase shift keying (QPSK) demodulator. The digital demodulator is based on the median for recovering data bits. The results showed that the median technique reduces complexity. The modulator consists of two different techniques: direct digital synthesis technique (DDS) and stored phases in read-only memories. These techniques were compared to probe the efficiency using parameters such as power consumption and the number of used elements. The modulator based on the memories is optimal. The modulator and demodulator were designed in VHDL language and were implemented in a Virtex-5 board from Xilinx.

Control QFT en tiempo real para la temperatura en invernaderos

Resumen: Los cambios repentinos en el ambiente del invernadero tienen un impacto negativo en el desarrollo y la producción de cultivos, especialmente en invernaderos con ventilación natural cuando las temperaturas son bajas en la noche y cambian rápidamente debido a los vientos húmedos. Para mitigar estas variaciones, se propone el diseño de un controlador robusto basado en la Teoría de Realimentación Cuantitativa, (por su sigla en inglés QFT), a partir de una estructura tipo predictor de Smith para sistemas con tiempo muerto. Este esquema ofrece una alta estabilidad basada en el margen de ganancia, el margen de fase y el rechazo de las perturbaciones en la salida del sistema. El diseño se contrastó con un controlador PID basado en índices de desempeño, de acuerdo con la respuesta transitoria y el error ante la presencia de cambios en el punto de operación y las perturbaciones de carga. Los resultados finales mostraron que la respuesta dinámica del controlador QFT mejoró en comparación con los resultados del controlador PID.

Abstract: Sudden changes in a greenhouse environment negatively impact the development and production of crops, especially in greenhouses with natural ventilation when temperatures are low at night and change rapidly due to wet winds. To mitigate these variations, a design of a robust controller based on Quantitative Feedback Theory (QFT) as from a Smith predictor structure for the dead-time system is proposed. This structure offers high stability based on the gain margin, the phase margin, and the rejection of disturbances in the system output. This design was contrasted with a PID controller based on performance indices, according to the transient response and error in the presence of changes in the point of operation and charge disturbances. Final results showed that the dynamic response of the QFT controller improved compared to PID controller results.