Maestría en Ingeniería Electrónica

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A scalable system bus for low-end performance soc
(Universidad Industrial de Santander, 2020) Romero Galindo, Juan Pablo; Roa Fuentes, Elkim Felipe
Hoy en día, un SoC integra una gran cantidad de módulos dentro de un único circuito integrado, por lo cual es necesario implementar un sistema de comunicaci ón robusto para comunicar cada componente del chip. Los buses son una soluci ón conveniente para la conexi ón entre los módulos, arbitrar la comunicaci ón y controlar el tiempo en el que se transfiere la información a lo largo del SoC. Aunque el bus es un componente esencial en las aplicaciones de SoC, Hay una falta de literatura que especifique problemas relacionados a este tema. Este trabajo destaca los problemas de tiempo, medido en ciclos de reloj, relacionados con la comunicaci ón ineficiente entre un maestro y un perif ´ erico en propuestas de buses est ándar. Este trabajo presenta un protocolo de bus alternativo que permite la comunicaci ón directa entre maestros y esclavos vinculados al dominio de bus de perif ´ ericos y de sistema, en aplicaciones de bajo consumo de energía. Como resultado de implementar el bus propuesto dentro de un SoC, se presenta una reducción de 5 veces el número de ciclos gastados para realizar transacciones m´ ultiples en comparaci ón con otras propuestas como TileLink y AHB-Lite / APB.
A signal conditioning system for FEDSA signals
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-12) Jerez Vera, Julián Eduardo; Miranda Mercado, David Alejandro; Pertuz Arroyo, Said David; Fernández Pinto, Janeth; Barrero Pérez, Jaime Guillermo
El cribado del cáncer de mama se define como la realización de pruebas a las mujeres antes de la aparición de síntomas perceptibles. Recientemente han surgido nuevas modalidades de imagen además de las técnicas tradicionales de cribado del cáncer de mama, como la mamografía o la ecografía. En el estado del arte se ha estudiado la detección del \textit{efecto de campo} para detectar precozmente anomalías relacionadas con el cáncer. Este efecto puede entenderse como una amplificación de la anomalía bioquímica inducida por las células cancerosas y presente, incluso, en células sanas en las regiones circundantes. La Detección del Efecto de Campo por Análisis Espectral (FEDSA, por sus siglas en inglés) es una tecnología innovadora descrita por una patente desarrollada en la Universidad Industrial de Santander para la detección de anomalías en el tejido mamario. Se basa en la detección del efecto de campo midiendo luz retrodispersada por el tejido mamario después de ser iluminado con luz infrarroja cercana. Las señales obtenidas con esta tecnología poseen un comportamiento aleatorio debido a la interacción de las partículas en el medio celular del tejido mamario, modelado por medio del movimiento browniano. FEDSA ha mostrado resultados prometedores en la detección de anomalías en la mama en estudios en mujeres. Sin embargo, las señales obtenidas con FEDSA pueden ser afectadas por ruido, lo que limita su precisión. Este trabajo presenta el desarrollo de un sistema de acondicionamiento de señales analógicas para mejorar la calidad de las señales de FEDSA. El sistema consiste en una etapa de filtrado analógico para evitar el fenómeno de aliasing y una etapa diferenciadora basada en un amplificador de instrumentación. Para la evaluación experimental del sistema, se utilizaron dos demonios de Maxwell implementados en la configuración propuesta por Freitas y Exposito para emular las señales obtenidas de la luz retrodispersada por el tejido mamario. Los demonios de Maxwell corresponden a un diseño circuital basado en tecnología CMOS que permite generar señales aleatorias de distribución normal, similar al observado a las señales obtenidas con FEDSA. Las señales se digitalizaron con el sistema de adquisición digital DT9816-S, con el cual se hicieron mediciones a 400 kHz de frecuencia de muestreo. Para evaluar el desempeño de los sistemas de acondicionamiento se utilizaron pruebas de aleatoriedad y normalidad. Se evidenció que el sistema desarrollado obtuvo resultados satisfactorios en términos de la conservación de los parámetros que caracterizan la distribución de probabilidad de las señales como lo son la media y la desviación estándar. El desarrollo de un sistema de acondicionamiento de señales para FEDSA podría mejorar significativamente la precisión de esta técnica para la detección del riesgo de cáncer de mama.
A supervised classification system of spectral images acquired with a single pixel optical architecture and side information
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Sanchez Quiroga, Karen Yaneth; Arguello Fuentes, Henry
Las imagenes espectrales proporcionan una gran cantidad de informaci ´ on que permite re- ´ alizar diversas tareas de procesamiento, como clasificacion, con gran precisi ´ on. Sin embargo, ´ debido a la alta dimensionalidad de los datos, procesar, transmitir y almacenar dicha informacion es costoso. En los ´ ultimos a ´ nos, la compresi ˜ on de im ´ agenes espectrales (CSI) ha ´ emergido como una nueva tecnica de adquisici ´ on que adquiere proyecciones codificadas de ´ la escena espectral aplicando diferentes patrones de codificacion, reduciendo considerable- ´ mente los costos de almacenamiento y transmision. Variando la estrategia de muestreo, varios ´ dispositivos CSI, con diferentes configuraciones opticas, se han desarrollado, donde la arqui- ´ tectura de camara de un solo p ´ ´ıxel (SPC) sobresale por bajo costo de implementacion. Tradi- ´ cionalmente, una reconstruccion completa de la escena subyacente es necesaria para realizar ´ cualquier tarea de procesamiento, lo que implica resolver un problema de optimizacion com- ´ putacionalmente costoso. El objetivo de este proyecto es realizar clasificacion de im ´ agenes ´ espectrales utilizando directamente mediciones CSI, evitando la reconstruccion completa de ´ la escena. Las mediciones de CSI se adquiriran mediante la implementaci ´ on en el laboratorio ´ de una SPC. Ademas, dada la baja resoluci ´ on espacial del sensor SPC, se propone obtener ´ informacion complementaria a trav ´ es de un sensor RGB auxiliar, que tiene una resoluci ´ on es- ´ pacial mas alta. Utilizando la informaci ´ on de ambos sensores, este trabajo propone dise ´ nar los ˜ patrones de codificacion SPC considerando la agrupaci ´ on de p ´ ´ıxeles con caracter´ısticas similares en la imagen RGB. Luego, es posible extraer caracter´ısticas de la escena para realizar una clasificacion directa. Por lo tanto, es posible obtener un mapa de clasificaci ´ on, utilizando ´ una maquina de soporte vectorial de manera r ´ apida y con alta precisi ´ on sin requerir una etapa ´ de reconstruccion. En general, se obtuvo una precisi ´ on global de ´ 95.41%, 97.29%, 97.72% y 99% utilizando la “Pavia University”, “Pavia Center”, “Salinas”, y “granos de cacao” adquiridos en un laboratorio optico, respectivamente.
Analisis de la gestion de los dispositivos administrables dentro de la red de datos institucional
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Guzman Castillo, Paola Fernanda; Gualdron Gonzalez, Oscar
El trabajo desarrollado comprende dos etapas: la primera estuvo orientada a determinar las características principales de la red de datos de la universidad, incluyendo un inventario detallado del hardware de la red y los servicios ofrecidos con ellos. Una vez evaluadas diferentes opciones, se seleccionó una herramienta de gestión de red que según los requisitos técnicos y las limitaciones de presupuesto consideradas, satisface de manera apropiada las necesidades identificadas. Las características principales de la herramienta seleccionada junto con una configuración sugerida para la red de datos de la universidad se han incluido en una guía escrita que forma parte de este trabajo. En la segunda parte, aceptando la hipótesis de que las fallas de red pueden ser clasificadas a partir de los datos contenidos en la Base de Información de Gestión (MIB) de los dispositivos asociados a ella, se desarrolló una metodología para la identificación y clasificación de algunas de las fallas de red más comunes en redes de área local que utilizan Ethernet como tecnología de red. La metodología planteada detecta cambios repentinos o patrones inusuales en los datos de la MIB de los dispositivos administrables que forman parte del segmento analizado y los asocia con algún tipo de falla específico. El trabajo se restringió al análisis de dos de las fallas más frecuentes en redes de datos: congestión y tormenta de Broadcast. Dado el gran número de variables disponibles en la estructura de la MIB, fue requerido un análisis teórico que permitió establecer un reducido grupo de ellas y su asociación con cada una de las fallas analizadas. Los valores de las variables MIB seleccionadas fueron registrados tomando como escenario un segmento de red Ethernet operando bajo condiciones normales y condiciones de falla. Finalmente, una red neuronal de clasificación fue exitosamente entrenada usando los datos registrados.
análisis de técnicas de control basado en pasividad para manipular el comportamiento de circuitos convertidores de potencia cc-cc
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Vega Perez, Carlos Jesus; Alzate Castaño, Ricardo; Sierra Bueno, Daniel Alfonso
Se presenta la formulación y análisis de técnicas de control basado en pasividad para regular la tensión de salida en circuitos convertidores de potencia DC-DC. Empleando la propiedad de pasividad de los sistemas físicos, se muestra la manera de establecer reglas para determinar la forzante óptima que minimiza la energía requerida para satisfacer un objetivo de control. Esta idea es mostrada en términos generales para un sistema constituido por una masa acoplada a un resorte sin fricción, con solución explícita a través del denominado regulador lineal cuadrático. Posteriormente, se aborda el problema de control óptimo de un convertidor CC-CC elevador que, siendo de naturaleza no lineal, implica resolver el problema de optimización mediante una técnica alternativa denominada control óptimo inverso. Asimismo, se verifica a partir de una función de energía de Lyapunov la relación entre la optimalidad y la pasividad del sistema controlado, con evidentes implicaciones de estabilidad. Las leyes de control son verificadas a través de simulación de modelos matemáticos y mediciones experimentales en laboratorio, empleando una metodología para implementación de algoritmos a partir de simulación de se˜nal mixta. A través de estos desarrollos fue posible verificar la reducción en el esfuerzo de control por parte de las técnicas basadas en pasividad comparadas con un controlador convencional. Como trabajo futuro se propone la extensión de los resultados presentados a circuitos inversores de potencia y al control de flujos de carga en sistemas eléctricos de mayor escala.
Análisis radiómico multimodal con mamografía digital de campo completo e imágenes de seno basadas en ultrasonido
(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-07) Vargas Molano, Andrés Felipe; Pertuz Arroyo, Said David; Ramírez Silva, Ana Beatriz; Martínez Carrillo, Fabio; Miranda Mercado, David Alejandro
La tomografía computarizada por ultrasonido es una nueva tecnología de imágenes actualmente investigada para la adquisición de imágenes médicas. Ha despertado interés porque es una técnica no invasiva que genera imágenes a partir de la propagación de ondas de ultrasonido a través del tejido, permitiendo así inferir propiedades del tejido de forma indolora y sin radiaciones ionizantes. Sin embargo, el estándar de oro para el cribado del cáncer de seno es la mamografía, a pesar de presentar algunas limitaciones como la alta tasa de falsos positivos y la exposicion a radiación. Aquí, investigamos si la combinación de características radiómicas de ambas modalidades de imágenes Tomografía computarizada por ultrasonido y mamografía puede mejorar el rendimiento en la detección de lesiones mamarias. Realizamos un ensayo in-silico para la detección de lesiones mamarias. Primero, construimos un conjunto de fantomas mamarios virtuales utilizando VICTRE: 58 fantomas con lesiones mamarias y 58 fantomas sin lesiones. Luego, simulamos la adquisición de imágenes de ultrasonido utilizando la técnica de inversión de forma de onda completa y la adquisición de imágenes mamográficas utilizando el software de simulación de imágenes de rayos X MCGPU. Posteriormente, extrajimos un conjunto de características radiómicas de ambas modalidades de imagen. Finalmente, se evaluó el rendimiento del análisis radiómico multimodal para la tarea de detección de lesiones en términos de AUC y se comparó con el uso de una sola modalidad de imagen. En general, la combinación de ambas modalidades mostró mejoras estadísticamente significativas con AUC de 0,88 (IC: 0,82-0,95) en comparación con el uso de una única modalidad de imagen, con AUC de 0,77 (IC: 0,68-0,86) y 0,81 (IC: 0,73-0,89) para mamografía y tomografía computarizada por ultrasonido, respectivamente. La tomografía computarizada por ultrasonido basada en inversión de onda completa mejoró la detección de lesiones mamarias en combinación con la mamografía.
Analisis y medicion de flujo de calor generado en un circuito electronico
(Universidad Industrial de Santander, 2005) Marin Alfonso, Jeison; Correa Cely, Carlos Rodrigo
La gran influencia que tienen las altas temperaturas en el comportamiento de los circuitos electrónicos, y por lo tanto, la necesidad que existe en determinar de una forma cuantitativa la efectividad que estos tienen en disipar el calor generado durante su funcionamiento, motivaron la realización de este proyecto, que consiste en el planteamiento de una alternativa para dicha medición la calorimetría directa y el desarrollo de un prototipo que ajustara esta alternativa dentro de las características propias de los circuitos electrónicos. El prototipo realizado es un equipo nombrado como CALPAC (calorímetro para circuitos electrónicos), el cual mide el flujo de calor a través de un circuito, en unidades de potencia (watts). Este texto presenta el desarrollo de las 4 etapas principales en la realización del proyecto. La primera, un análisis del marco teórico sobre el cual se justifico la alternativa elegida para medir calor y se soporto el diseño del prototipo; la segunda, el diseño y construcción del equipo; la tercera, el diseño y construcción del sistema de adquisición de datos, llamado módulo electrónico del CALPAC; y finalmente, la calibración y pruebas del prototipo y el análisis de resultados. Este proyecto muestra como la unión de conocimientos de diversas áreas, en este caso, termodinámica, electrónica y diseño industrial, permiten la generación de ideas y construcción de equipos de gran utilidad dentro del marco investigativo. El calorímetro para circuitos electrónicos desarrollado dentro de esta tesis y con la colaboración de la dirección de investigaciones (DIF) de fisicomecánicas y el grupo de investigación CEMOS en la escuela de ingeniería Eléctrica, quedó como otra alternativa para realizar estudios térmicos en dispositivos y circuitos electrónicos, sobretodo, si se desea saber como están disipando el calor.
Analytical model to estimate the execution time of a 3d acoustic wave equation implementation using fdtd in a gpu
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Parra Prada, Dorfell Leonardo; Salamanca Becerra, William Alexander; Ramírez Silva, Ana Beatriz
Conocer la estructura de la tierra es importante en varios campos de la industria y la academia. Para obtener una representación de la subsuperficie, datos sísmicos de las adquisiciones son procesados y analizados usando algoritmos complejos como la Migración Reversa en Tiempo (RTM), y la Inversión de Onda Completa (FWI). La etapa fundamental de estos algoritmos es el modelado sísmico. En el modelado sísmico la propagación de la energía en la subsuperficie es simulada usando la ecuación de la onda acística en términos del método FDTD. Debido a que el método FDTD es computacionalmente costoso, el uso de arquitecturas many-cores, (e.g. Unidades de Procesamiento Gráfico (GPU)), se ha vuelto atractivo para problemas the gran escala. El tiempo de ejecución de una implementación de GPU depende de las especificaciones de hardware, parámetros de la implementación, preferencias del usuario, y en el volumen de los datos de entrada entre otros. Para encontrar la configuración de parámetros que permita gastar el menor tiempo en la GPU, una estrategia tradicional consiste en comenzar con una implementación inicial y ejecutar varias pruebas cambiando los parámetros para encontrar el mejor conjunto de parámetros. Sin embargo, para implementaciones de gran escala (e.g. modelado sísmico) esta estrategia es inviable. En este trabajo, una implementación de el modelado sísmico en CPU y GPU es presentada. También se propone una metodología que permite adaptar el modelo analítico MWP-CWP para estimar el tiempo de ejecución de la implementación, así como el proceso de identificación de extracción de parámetros (i.e. binarios de CUDA, Micro-benchmarks, etc.). La validación del modelo compara el tiempo de ejecución estimado con el tiempo de ejecución medido de la implementación del modelado sísmico en una GPU Kepler K40 de NVIDIA.
Apropiación tecnológica del diseño de embedded system implementados sobre fpgas
(Universidad Industrial de Santander, 2010) Fajardo Aríza, Carlos Augusto; Ramon Suarez, Jorge Hernando
Esta investigación está motivada por la creciente importancia de los ES (Embedded Systems) en el mundo y por la oportunidad que actualmente ofrece la tecnología de los FPGAs (Field Programmable Gate Array)para implementar ES en campo, es decir, sin depender de los costosos procesos litográficos que se realizan en fábrica. La investigación permitió revisar las diferentes posibilidades que actualmente existen en cuanto a estrategias de diseño, hardware, sistemas de desarrollo y herramientas CAD en el dominio de los ES, para proponer una metodología de diseño de ES implementados sobre FPGAs. Como fruto del trabajo investigativo se documentó en un libro la apropiación tecnológica realizada, en el que se describe las generalidades del diseño de ES utilizando la tecnología de los FPGAs, además se describe el diseño de algunos ES que permiten mostrar con cierto nivel de detalle la metodología propuesta en esta tesis de maestría. Adicionalmente se plantearon una serie de laboratorios, en los cuales se proponen ejercicios de diseño que permitan explorar las posibilidades que ofrece una herramienta CAD comercial para el diseño de ES utilizando la metodología de codiseño. Uno de los aportes más importante de esta tesis de maestría es una propuesta metodológica para el diseño de los módulos de hardware del ES, pues en el proceso investigativo se encontró vacíos en la literatura en cuanto a estrategias de diseño para este tipo de módulos. La metodología propuesta se validó con el diseño de dos procesadores de propósito específico que serán utilizados en un ES que busca acelerar la Migración Sísmica 2D, un proceso utilizado en la extracción de hidrocarburos.
Breast Cancer Risk Assessment based on Radiomic Phenotypes
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-09) Padilla Arrieta, Astrid Carolina; Pertuz Arroyo, Said David; Martínez Carrillo, Fabio; Gastounioti, Aimilia
El análisis cuantitativo de las características de textura de las imágenes mamográficas, i.e. análisis parenquimatoso, ha mostrado una fuerte asociación con el riesgo de desarrollar cáncer de mama. Además, algunos estudios han demostrado que los tejidos mamarios podrían formar agrupaciones según la apariencia visual mamográfica, es decir, fenotipos de imagen, que están relacionados con el riesgo de cáncer de mama. El objetivo de esta tesis fue estudiar la utilización de fenotipos basados en imágenes para la predicción del riesgo de cáncer de mama. Para ello, propusimos una metodología para incluir fenotipos individualizados en el análisis parenquimatoso. Además, realizamos un análisis de clusters sobre un conjunto de descriptores basados en la anatomía del seno. Los descriptores basados la anatomía del seno buscan generar representaciones fenotípicas de la mamografía basadas en la anatomía de la mama, y el análisis de clustering tiene como objetivo evaluar la presencia de grupos de fenotipos y su asociación con el cáncer. Los experimentos se realizaron en un estudio de casos y controles que incluía las cuatro vistas de mamografía estándar de 286 mujeres. La inclusión de fenotipos individualizados en el análisis del parénquima mostró un aumento en el rendimiento de la evaluación del riesgo en comparación con el análisis clásico parenquimatoso (AUC de 0,813 frente a 0,504). En cambio, el análisis de agrupación de los fenotipos propuestos basados en la anatomía no mostró grupos de fenotipos relacionados con el riesgo de cáncer de mama.
Caracterización de fuentes y sumideros en la intranet de la UIS
(Universidad Industrial de Santander, 2009) Gómez Martínez, Jorge Alberto; Gualdron Gonzalez, Oscar
Este trabajo de maestría propone el análisis de un segmento de la Intranet UIS, con el fin de modelar su comportamiento y posteriormente obtener resultados cercanos mediante el uso de simuladores de tráfico. Para lograr esto, se recogen datagramas de servidores con protocolos comúnmente utilizados como el SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), HTTP (Hypertext Transfer Protocol), entre otros. Con dichos datagramas se determina el grado de auto-similitud y las características probabilísticas que presenta el segmento de red, utilizando diferentes pruebas para cada caso. Las pruebas se realizan a cinco días de tráfico, que incluye: cálculo del parámetro de Hurst mediante el estimador de Whittle y periodograma para diferentes escalas de tiempo, para cada servidor y para el tráfico agregado de todos los servidores; una comparación de correlación de cada servidor contra el tráfico agregado; pruebas de bondad de ajuste para obtener la función de densidad de probabilidad del tráfico de algunos servidores y del tráfico agregado. Una vez obtenido el modelo del segmento de red, se utiliza una herramienta de simulación para conseguir un ambiente de tráfico similar al real. Se presenta además en este documento: algunos simuladores de tráfico, se hace especial énfasis en el Network Simulator 2 con el cual se desarrolló la simulación de esta investigación; distintas técnicas para calcular el parámetro de Hurst; descripción para realizar pruebas de bondad de ajuste.
Caracterización de la dinámica de los movimientos básicos de la mano a partir de la actividad electromiografía del antebrazo
(Universidad Industrial de Santander, 2013) Sandoval Rodríguez, Camilo Leonardo; Villamizar Mejía, Rodolfo; Pedraza, Celso
En este trabajo se presenta una metodología para caracterizar el comportamiento dinámico de los movimientos básicos de la mano (dirigidos por la articulación de la muñeca y mecanismo de prono-supinación) que se producen por la actividad muscular en el antebrazo. En este sentido, se realizaron mediciones de las variables de velocidad y fuerza aplicadas durante el movimiento y de la actividad electromiográfica (obtenida a nivel del tercio proximal del antebrazo). La caracterización consiste en obtener modelos lineales, del comportamiento dinámico de la velocidad y fuerza aplicadas, a partir de la actividad electromiográfica del antebrazo, para cada movimiento estudiado, representados por funciones de transferencia. Igualmente, se obtuvo un clasificador de los seis movimientos presentes en actividades cotidianas de la mano (flexión, extensión, pronación, supinación, desviación ulnar y desviación radial). Para obtener las características de la señal electromiográfica (valores rms , pico y promedio) con las que se clasifican los movimientos estudiados, se utilizaron dos transformaciones (wavelet y cepstrum), mientras que la determinación del movimiento se realizó a partir del razonamiento basado en casos. La metodología fue validada en sujetos sanos y fuera de línea, sin embargo los resultados obtenidos constituyen un aporte a implementaciones futuras en las que se requiera determinar, además del tipo de movimiento deseado por el sujeto, la fuerza y velocidad que quiere aplicar en dicho movimiento.
Caracterización de tuberías por ultrasonido orientada a sistemas de inspección móvil
(Universidad Industrial de Santander, 2012) Salazar Rodríguez, Juan Manuel; Gualdron González, Oscar
A causa del tiempo de servicio, el medio y el flujo en los sistemas de tuberías de transmisión antiguos de agua, gas o petróleo, se evidencia debilitamiento en sus paredes que provocan fisuras y posteriores fugas. Estas producen un daño ambiental y económico. El rápido incremento de la instalación de tuberías cada año como el mantenimiento de las antiguas exige sistemas de inspección que utilicen nuevas tecnologías en el mercado nacional para dar un servicio de mayor calidad y precisión. Estas nuevas tecnologías son prestadas por empresas extranjeras, las cuales ofrecen estos servicios con alto costo y baja disponibilidad inmediata. Por estas razones el mercado nacional de transporte de flujos en los últimos años ha mostrado interés en el desarrollo de tecnologías de inspección que viajan dentro del tubo como el denominado ‘smart pig’. Se propone la simulación de un anillo compuesto por piezoeléctricos de emisión/defección de ultrasonido, el cual tenga un desplazamiento por una tubería de acero que contenga agua, como un módulo del ‘smart pig’. Esta tecnología determinaría la geometría interna del tubo y las posibles fisuras por medio de ultrasonido. El ultrasonido se propaga con una velocidad determinada en un medio, dependiendo de su densidad. Cuando la onda de ultrasonido pasa de un material a otro una parte se refleja (eco) y otra parte se transmite. El tiempo en que viaja el eco de la señal al punto de origen, determina la distancia en que se encuentra las fisuras e interfaces.
Caracterización y estimación de la presión arterial latido a latido a través de modelado de parámetros se sensibilidad del método de tonometría
(Universidad Industrial de Santander, 2014) Pacheco, Salvador; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Conde Cotes, Carlos Arturo
Obtener una medida de presión arterial no invasiva ayuda notablemente el diagnóstico temprano de enfermedades cardiovasculares, así como la realización de estudios donde la medida continua de la onda de presión arterial sea una variable a considerar. Este trabajo se enfoca en obtener una señal continua y no invasiva de la presión arterial mediante el método de tonometría arterial. Para ello se analizó el conjunto sensor-muñeca con el fin obtener una señal proporcional a la presión arterial. Partiendo de la señal obtenida por tonometría es posible acercarse a valores de presión arterial invasiva mediante el uso de modelos NARX. A la señal obtenida por tonometría en la arteria radial se le aplican filtros FIR, de media móvil y el filtro Savitzky-Golay para suavizar la señal, obteniendo mejores resultados con este último y mediante un filtro adaptativo NLMS se atenúan los efectos causados por los movimientos involuntarios del paciente. Finalmente la señal obtenida se calibra para cada paciente de acuerdo al método auscultatorio, el cual es el estándar para medidas no invasivas de presión arterial. Entre los resultados obtenidos se observa un buen comportamiento de los valores de presión sistólica mientras que los valores de presión diastólica presentan mayores diferencias con respecto al método estándar. 1
Clasificación de estados de deformación elástica en tuberías metálicas mediante algoritmos basados en modelos estadísticos y técnicas heurísticas.
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Quiroga Pineda, John Leonardo; Villamizar Mejia, Rodolfo
Este trabajo describe los resultados de la adaptación de una metodología para la detección y clasificación de diferentes estados de deformación elástica en tuberías metálicas usando ondas guiadas, el principio de piezo-diagnosis y algoritmos estadísticos. La metodología consiste en transmitir y sensar un conjunto de ondas guiadas en una tubería a nivel de laboratorio para obtener el comportamiento estadístico en su estado nominal y en otros estados de deformación elástica. Los diferentes grados de deformación son emulados variando la carga aplicada por uno de los soportes de la tubería. Las señales transmitidas y sensadas son analizadas y procesadas por algoritmos basados en correlación de señales, Análisis de Componentes Principales y Prueba de Hipótesis con el propósito de detectar y clasificar diferentes grados de deformación. La metodología se validó experimentalmente variando temperatura del ambiente y la velocidad del flujo de agua dentro de la tubería, comprobándose su efectividad en la detección y clasificación de estados de deformación. Actualmente los sistemas de inspección en tuberías utilizados por las empresas son capaces de detectar, cuantificar y localizar diferentes tipos de fallas de manera eficiente. Sin embargo, estos sistemas de inspección no trabajan de forma continua debido a los altos costos de operación. Este factor no presenta problemas cuando se requiere detectar fallas que aparecen de forma gradual como por ejemplo la corrosión, que tarda meses en manifestarse y no requiere una agenda de inspección continua. No obstante, existen otro tipo de fallas que se pueden presentar de forma repentina las cuales pueden provocar consecuencias económicas, ecológicas o trágicas
Clasificación de péptidos a partir de diferentes métodos y estrategias de ensamble de clasificadores en condición desbalanceada
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Lastre Dominguez, Carlos Mauricio; Sierra Bueno, Daniel Alfonso; Rondon Villarreal, Nydia Paola
El descubrimiento o síntesis de péptidos con propiedades antimicrobianas es una gran alternativa para combatir las bacterias multirresistentes. Sin embargo, existen limitaciones a la hora de encontrar estos péptidos. Por lo anterior, desde la bioinformática se trabaja en el uso de técnicas de clasificación para predecir la posible presencia de actividad antimicrobiana en un péptido candidato. Un reto asociado a estos estudios es que la cantidad de muestras de la clase antimicrobiana es poca ante la cantidad de muestras no antimicrobianas. En contraparte, en el caso de los pétidos antibacterianos son más los péptidos con características antibacterianas que los péptidos con características no antibacterianas. En la literarura se pueden encontrar diferentes estrategias y métodos de clasificación que tratan el problema del desbalanceo. En el presente trabajo se aplican metodologías de ensamble con estrategias a nivel de algoritmos y a nivel de datos buscando solucionar el problema del desbalanceo utilizando cinco reglas de combinación: media, máximo, mínimo, producto y mediana. Los péptidos utilizados en este trabajo fueron extraídos de la base de datos APD. Además, la evaluación de desempeño del ensamble con las diferentes estrategias de combinación se desarrolla a partir del análisis de las curvas ROC. En conclusión, nuestros resultados consideran que se debe estudiar en profundidad los algoritmos de clasificación de manera individual y explorar más las características de los datos.
Codificacion de fuentes sismicas blended para una inversion de onda completa 2d en tiempo
(Universidad Industrial de Santander, 2019) Florez Ramirez, Katherine Alexandra; Ramírez Silva, Ana Beatriz; Abreo Carrillo, Sergio Alberto
La inversión de onda completa (FWI, por sus siglas en inglés) ha llamado la atención de la comunidad de exploración de gas y petróleo, como una nueva herramienta para el estudio de zonas geológicas complejas, en donde es necesario el desarrollo de técnicas para la estimación de modelos de velocidad confiables. La inversión de onda completa es un método de inversión no lineal que iterativamente estima características del subsuelo como la velocidad sísmica, partiendo de un modelo inicial de velocidad y el dato adquirido en campo. Las fuentes blended o simultáneas han sido usadas en la adquisición sísmica marina con el fin de reducir los costos de adquisición, disminuyendo el número de veces que el buque de exploración debe pasar por la trayectoria delimitada de exploración. Cuando los datos blended son utilizados en la reconstrucción del modelo de velocidad empleando el método FWI, evitando la etapa previa de de-blending o separación, el tiempo de procesamiento se reduce. Sin embargo, un dato blended implica la superposición entre los disparos individuales contenidos en él, produciendo interferencia que afecta al resultado final de la FWI. En este documento se desarrollan dos estrategias de codificación que disminuye las zonas de superposición dentro del dato blended, con el fin de mejorar el modelo de velocidad final.
Colored coded apertures for compressive spectral unmixing
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Vargas Garcia, Hector Miguel; Arguello Fuentes, Henry
Debido a los grandes volúmenes de datos recopilados por sensores espectrales, las investigaciones en técnicas de compresión de datos espectrales ha crecido exponencialmente. En muestreo remoto, las plataformas satelitales/aéreas recogen información espectral que luego es enviada a estaciones terrestres para su posterior procesamiento como la separación espectral. El reducido canal de comunicación entre la plataforma satélite/aérea y la estación de tierra limita la cantidad de datos que pueden transmitidos. Para esto, las técnicas de reducción de dimensión pueden ser útiles, operando sobre los datos en el subespacio de la señal, lo cual es computacionalmente económico y poco espacio de almacenamiento es necesario. Sin embargo, estas técnicas requieren la colección de datos completa descartando la información redundante que se adquirió en el proceso de muestreo. En este trabajo se ha propuesto un modelo de mezcla lineal espectral en un sistema de imágenes espectrales compresivas. El modelo propuesto dice que cada píxel espectral tiene una representación de pocos coeficientes en una librería espectral de pixeles puros. El vector de pocos coeficientes se estimado resolviendo un problema de optimización condicionado y métodos de variables separables. Resultados numéricos demuestran que las separación espectral es exitosa utilizando porcentajes de medidas alrededor del 10 y el 25% de toda la información espectral de la escena.
Control de generadores fotovoltaicos con funciones de filtrado activo en sistemas trifásicos distorsionados y desequilibrados
(Universidad Industrial de Santander, 2016) Mantilla Villalobos, Maria Alejandra; Petit Suarez, Johann Farith; Ordóñez Plata, Gabriel
Este trabajo de investigación de doctorado está enfocado en el desarrollo de un sistema de generación fotovoltaico conectado a la red trifásica, el cual incorpore funciones de corrección de factor de potencia y compensación de corrientes de carga distorsionadas y desequilibradas bajo tensiones de suministro de energía no ideales (tensiones distorsionadas y desequilibradas). Para lo anterior, la tesis se centra en el desarrollo del sistema de control compuesto por tres lazos: seguidor del punto de máxima potencia, generador de las se˜nales de referencia y control del inversor. La mayor contribución de esta tesis de doctorado se presenta en el lazo de generación de la corriente de referencia, en donde se propone un algoritmo encargado tanto de controlar la potencia activa a inyectar por el sistema fotovoltaico a la red, como de lograr los objetivos de compensación y mantener la controlabilidad del sistema bajo tensiones de suministro no ideales. Este algoritmo está fundamentado en las teorías de Fryze y Buchholz, y en un algoritmo adaptativo, propuesto en esta tesis, basado en los filtros Butterworth y Kalman, el cual es utilizado para estimar la componente fundamental de secuencia positiva de la tensión de la red. El funcionamiento del sistema fotovoltaico y de los algoritmos de control fue verificado mediante simulaciones en los software PSIM y MATLAB. Además, se realizó la implementación de un prototipo experimental de un sistema fotovoltaico conectado a la red trifásica, mediante el cual se evaluó el comportamiento de los algoritmos de control propuestos bajo cargas reales y tensiones de suministro ideales y no ideales. Los resultados experimentales y de simulación muestran el adecuado funcionamiento de los algoritmos de control, el cumplimiento de los objetivos de compensación y el sobresaliente comportamiento del sistema ante perturbaciones en las tensiones de la red.
Control de sistema fotovoltaico conectado a la red trifásica considerando inversor multinivel con diodos anclados al neutro
(Universidad Industrial de Santander, 2017) Osorio Silva, Fausto; Barrero Perez, Jaime Guillermo; Mantilla Villalobos, María Alejandra
La incorporación de convertidores multinivel en la aplicación de sistemas fotovoltaicos conectados a la red, ha presentado cierto interés, esto debido a las bondades que presenta esta topología en la forma de onda de tensión en su salida. En el presente trabajo de investigación se analiza la operación del inversor NPC aplicado a sistemas fotovoltaicos conectados a la red bajo diferentes estrategias de control y modulación. En este trabajo se presenta el acoplamiento del sistema fotovoltaico completo, que va desde los módulos fotovoltaicos, un convertidor DC/DC para la adecuación de las señales de continua, un inversor NPC trifásico de tres niveles, un filtro de conexión a la red y las estrategias de control. En cuanto a las estrategias de control, se incorporó una técnica de extracción de máxima potencia que controla el convertidor DC/DC, se analizó el control del inversor NPC en diferentes marcos de referencia bajo diferentes técnicas de modulación, a su vez se contemplaron dos estrategias para la generación de las corrientes de referencia, estrategias para el control del desbalance de las tensiones en los condensadores del inversor y algoritmos para la sincronización del sistema con la red. El comportamiento del sistema es evaluado mediante simulaciones en el software especializado en electrónica de potencia y control PSIM®, mostrando el correcto funcionamiento de los controles empleados para la aplicación de inyección de potencia activa a

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