Libro_AvancesCircuitosSistemas_2019

Vista previa del material en texto

AVANCES EN CIRCUITOS
Y SISTEMAS: Volumen I
AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 
 
Publicado por la Universidad Autónoma de San Luis Potosí en formato Digital 
ISBN: 978-607-535-119-3 México 
 
Comité Editorial 
Dr. Luis Javier Ontañón García-Pimentel 
Dr. Marco Tulio Ramírez Torres 
Dr. Isaac Campos Cantón 
Dr. Carlos Soubervielle Montalvo 
Dr. Cesar Arturo Guerra García 
Diseño de la portada: Dirección de Imagen y Promoción Institucional, Universidad Autónoma de 
San Luis Potosí. 
 
Financiado por SEP-PRODEP UASLP-CA-268 ID:CA28234. 
Derechos reservados © Diciembre 2019 
Se permite la copia y distribución por cualquier medio siempre que se mantenga el reconocimiento 
de sus autores, no se haga uso comercial de las obras y no se realice ninguna modificación a las 
misma. 
 
COORDINACIÓN ACADÉMICA REGIÓN ALTIPLANO OESTE. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS 
POTOSÍ. 
Cuerpo Académico: Sistemas Dinámicos y Criptografía 
Carretera Salinas-Santo Domingo # 200, C.P. 78600 Tel. +52(496)963.4030 Salinas de Hidalgo, S.L.P 
México Email: carao@cro.uaslp.mx © 2019 Todos los derechos reservados 
 
COMITÉ CIENTÍFICO 
Dr. Luis Javier Ontañón García Pimentel 
Dr. Marco Tulio Ramírez Torres 
Dr. Carlos Soubervielle Montalvo 
Dr. Isaac Campos Cantón 
Dr. César Arturo Guerra García 
Dr. Roberto Martínez Montejano 
Dr. Ricardo Eliu Lozoya Ponce 
Dr. Moises García Martínez 
Dr. Guillermo Huerta Cuellar 
M.C. Finees Delgado 
M.C. Juan Alberto Vértiz Hernández 
M. C. Juan Manuel Fortuna 
Mtro. José Luis Echenausía Monroy 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 1 
ÍNDICE 
 
DESARROLLO DE UN BANCO AUTOMÁTICO DE PRUEBAS EN ARNESES ELÉCTRICOS AUTOMOTRICES 3 
REDES DE MUNDO PEQUEÑO 5 
PROTOTIPO DE DETECCIÓN DE ACCIDENTES VEHICULARES 7 
APLICACIÓN DEL CONTROLADOR PID ROBUSTO PARA UN SISTEMA VIRTUALIZADO DE RE-
ENTRENAMIENTO DE MANO 9 
IMPLEMENTACIÓN DE LA MÁQUINA ENIGMA EN LA PLATAFORMA LABVIEW PARA EL CIFRADO DE TEXTO
 11 
ESTRATEGIA DE MANEJO DE ENERGÍA BASADA EN REGLAS DIFUSAS Y SU APLICACIÓN A VEHÍCULOS 
ELÉCTRICOS. 13 
DISEÑO Y SIMULACION DE UN CONVERTIDOR BIDIRECCIONAL PARALELO 15 
DISEÑO CIRCUITAL SIMPLE DE DISPOSITIVO CORRECTOR DEL FACTOR DE POTENCIA 17 
COMPARACIÓN DE CONTROLADORES AVANZADOS APLICADOS EN MOTORES DE INDUCCIÓN 19 
MODELADO DE SISTEMAS CON DERIVADAS DE ORDEN NO ENTERO. 21 
CLASIFICADOR AUTOMÁTICO DE IMÁGENES BASADO EN REDES NEURONALES DIFERENCIALES 
MULTICAPA 23 
DISEÑO DE UN EXOESQUELETO ROBÓTICO BÍPEDO MÓVIL CON PROPORCIONES ANTROPOMÉTRICAS 
PARA NIÑOS MEXICANOS 25 
TECNICAS DE CONTROL PARA CONVERTIDORES CD-CD 27 
SISTEMA AUTOMATIZADO DE ROCÍO PIROLÍTICO ULTRASÓNICO PARA LA SÍNTESIS DE PELÍCULAS 
DELGADAS DE ÓXIDOS METÁLICOS 29 
PROTOTIPO DE ROBOT ASISTENCIAL PARA CUIDADOS PRECLÍNICOS DE PACIENTES GERIÁTRICOS 32 
EXPANSIÓN DE LA CAPACIDAD DE REDES INTEGRADAS DE POTENCIA: CASO DE ESTUDIO DE ARABIA 
SAUDITA 34 
REMEMBRANZAS DEL LABORATORIO DE INNOVACIÓN EN ELECTRÓNICA APLICADA 36 
CONTROL AUTOMÁTICO DE UN ROBOT BIOINSPIRADO EN UNA CLASE DE ORUGA MEDIDORA 38 
SISTEMA PARA LA DETECCIÓN DE REGIONES EN CULTIVOS PARA AGRICULTURA DE PRECISIÓN 39 
CRIPTOANÁLISIS A SISTEMA DE CIFRADO HIPERCAÓTICO PARA IMÁGENES 42 
EL RETO DEL PLANEAMIENTO DE RUTA PARA ROBOTS Y VEHÍCULOS AUTÓNOMOS 44 
APLICACIÓN DE MAPEOS CAÓTICOS A SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS. 46 
COMPARACIÓN NUMÉRICA DE NÚCLEOS DE NANOCRISTAL Y FERRITA PARA CONVERTIDORES 
ELECTRÓNICOS DE ALTA FRECUENCIA Y BAJA POTENCIA 48 
SISTEMAS SIN PUNTOS DE EQUILIBRIO CON ATRACTORES CAÓTICOS 50 
SECURITY AND PRIVACY IN IOT 52 
ALGORITMOS DE APRENDIZAJE PROFUNDO 54 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 2 
CONTROLADOR DE ORDEN FRACCIONARIO PARA SISTEMA ROBÓTICO TELEOPERADO 56 
CONSTRUCCIÓN Y CONTROL DE UN BALANCÍN DE DOS HÉLICES 58 
PROPUESTA DE SEGMENTACIÓN SEMÁNTICA PARA AMBIENTES DE INTERIORES 60 
SINCRONIZACIÓN DE ENERGÍA DE INVERSOR MULTINIVEL MEDIANTE ALGORITMO DE FIJACIÓN DE FASE
 62 
APLICACIÓN DE APRENDIZAJE AUTOMÁTICO EN LA BÚSQUEDA DE ASOCIACIONES INMUNOGENÉTICAS 
EN VIH/SIDA 64 
DIME SI POSEES UN ALTAVOZ INTELIGENTE Y TE DIRÉ TUS HÁBITOS MÁS COMUNES: ATAQUE IOT 67 
PROPUESTA DE UNA SOLUCIÓN EMBEBIDA PARA EL SEGUIMIENTO DE OBJETOS EN VIDEO 69 
LA CRIPTOGRAFÍA EN LA SEGURIDAD INFORMÁTICA 71 
PROPUESTA PARA MEJORAS EN LA TRANSMISIÓN EN REDES FTTH 73 
ANÁLISIS DE PROPAGACIÓN TÉRMICA EN TEJIDO MAMARIO POR MEDIO DE IMÁGENES INFRARROJAS 75 
DETECCIÓN DE AGUJEROS EN EL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO PARA REDES INALÁMBRICAS COGNITIVAS
 77 
ANÁLISIS DE CONSUMO DE ENERGÍA DEL DETECTOR DE SEÑALES CON ENTRENAMIENTO SUPERPUESTO 
EN RADIO COGNITIVO 79 
DE LAS PÁGINAS WEB A LA WEB DE LAS COSAS 81 
HERRAMIENTA PARA PREDECIR LAS PROPIEDADES DE PRODUCTOS SINTETIZADOS DE FPGA/VHDL EN 
BASE A MÉTRICAS DE CÓDIGO 83 
CALIDAD DE DATOS EN OBJETOS DE APRENDIZAJE 85 
ESPECIFICACIÓN DE REQUERIMIENTOS DE CALIDAD DE DATOS A TRAVÉS DEL ENFOQUE i 87 
CARACTERIZACIÓN WAVELET DE SISTEMAS CAÓTICOS E HIPERCAÓTICOS 89 
CARACTERIZACIÓN DE UN SISTEMA DE IMAGENOLOGÍA ÓPTICA INTRÍNSECA DE BAJO COSTO 91 
 
 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 3 
DESARROLLO DE UN BANCO AUTOMÁTICO DE PRUEBAS EN ARNESES 
ELÉCTRICOS AUTOMOTRICES 
Domínguez-Villafaña H. de Ja, Lara-Mares AA, Pérez-Merino Da, Herrera Rb, Barranco-Gutiérrez AIa, 
Perez-Pinal FJa* 
a Tecnológico Nacional de México en Celaya, Depto. de Ing. Eléctrica y Electrónica, Guanajuato, México 
b Tecnoindustrias HB S.A de C.V. 
*francisco.perez@itcelaya.edu.mx 
RESUMEN 
Este articulo presenta los pasos de diseño de un banco automático de pruebas en arneses eléctricos 
automotrices. El sistema consta de tres secciones: a) una estructura metálica, b) un software, y c) un 
sistema electrónico reconfigurable. El sistema puede verificar la continuidad eléctrica en un arnés con un 
máximo de 128 puntos; el proyecto fue desarrollado bajo un modelo vinculado de tetra hélice. 
PALABRAS CLAVE: Tetra hélice, arnés eléctrico, automotriz. 
DESARROLLO 
Un arnés eléctrico es un conjunto de uno o más circuitos eléctricos, al que se le pueden ensamblar 
adicionalmente conectores, clips, terminales, cintas, espumas, cuerinas, conduit y otros productos. Su 
función es la de transmitir corriente a todos los dispositivos eléctricos del automóvil, electrodomésticos, 
tractores o motocicletas [1]. En promedio se manejan 12V–24V, algunos ejemplos son: cableado para las 
luces delanteras, encendido del motor, eleva vidrios, airbag, alarmas, tablero de comando, entre otros [2]. 
El desarrollo de sistemas de pruebas eléctricas para arneses automotrices ha sido activo desde la década 
de los 80´s. La primera patente (1981) estableció los requerimientos mínimos de un sistema de prueba 
eléctrica los cuales son: la programación de puntos deseados, la prueba de continuidad entre puntos 
programados y el almacenamiento de datos [3-4]. La siguiente patente que estableció un cambio de 
paradigma fue la 4,859,953 reportada en el año de 1989, está propuso la idea de un sistema de prueba 
modular [5-6]. El siguiente avance sucedió en el 2015 al reportarse dos patentes. La primera introdujo el 
concepto de red con diferentes nodos con la finalidad de reducir el cableado interno del sistema de prueba 
[7]. Y la segunda, reportó la visualización en una pantalla de las conexiones del arnés, lo que facilita al 
usuario la prueba eléctrica del mismo [8]. Actualmente, un completo sistema de pruebas para la prueba de 
conexión (prueba eléctrica) de arneses está compuesta por: a) módulos de prueba, b) tarjetas de punto de 
prueba, c) probador de cable, d) computadora, e) programa de pruebas (software) y f) banco de pruebas 
[9]. Y el mercado actual está dominado en su mayoría por empresa extrajeras provenientes principalmente 
de Alemania, Italia,España, Estados Unidos de América (EUA) y en un menor porcentaje Asia [10-15]. 
A pesar de los avances realizados en el área, es necesario mencionar que aún está abierto el desarrollo 
de un software de programación de un banco automático de pruebas para arneses eléctricos automotrices 
con las siguientes características: a) proceso operativo confiable, b) tiempo mínimo de mantenimiento tanto 
en hardware como en software, c) programación fácil e intuitiva, d) capacitación a personal en cualquier 
nivel (no se requiere nivel técnico), e) e interfaz gráfica interactiva y de sencilla programación para el usuario 
final. En base a la información presentada anteriormente, este artículo reporta en un inicio el diseño del 
software de programación de un banco automático de pruebas para arneses eléctricos automotrices. En el 
sistema propuesto, se da de alta el arnés, se especifican los puntos de conexión, bifurcaciones, secuencia 
de prueba, tipo de prueba, entre otros. Para hacer uso de esta versión de software se requiere de una 
unidad central de procesamiento (CPU), un monitor, un ratón y teclado. Debido a la naturaleza de la 
aplicación, que es el sector automotriz, se requiere un continuo mantenimiento. En comparación con otras 
soluciones actualmente en el mercado, en esta propuesta se eligió el ambiente de programación Python y 
se realizó una programación por capas. En base a esta combinación, el sistema desarrollado provee una 
solución amigable para el usuario final de aplicaciones complejas; como lo son estructuras de alto nivel, 
arreglos asociados, manejo de memoria automático, entre otras. El sistema completo consta de tres 
secciones: a) una estructura metálica, b) un software, y c) un sistema electrónico reconfigurable. El sistema 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 4 
puede verificar la continuidad eléctrica en un arnés con un máximo de 128 puntos; y el proyecto fue 
desarrollado bajo un modelo vinculado de tetra hélice. 
REFERENCIAS 
[1] R. C. McElroy, “Computer harness adaptive tester,” US 4690475 A, Sep., 1, 1987. 
[2] T. D. Julson, G. W. Taraski, K. R. Will, and K. D. Pratt, “Modular wiring harness testing systems and 
apparatus,”US2013/0221982 A1, Aug., 29, 2013. 
[3] W. E. Helms, and J. W. Adams, “Automatic harness tester,” US 4257002 A, Mar., 17, 1981. 
[4] H. Ryan, S. G. Miller, and J. B. Schafer, “Testing wiring harnesses,” US 4689551 A, Aug., 25, 1987. 
[5] D. A. Young, and J. F. Gilson, “Modular test assembly for wiring harnesses,” US 4859953 A, Aug., 22, 
1989. 
[6] Sr. N. P. McConchie, “Diagnostic test apparatus for electrical system of automotive vehicle,” US 4884033 
A, Nov., 28, 1989. 
[7] J. I. Ordono Hotz, A. M. Herrera, C. A. Alvarez, and E. J. Luengo, “System for performing electrical tests 
to electrical wiring harnesses,” CA Patent 2882174 A1, Aug., 15, 2015. 
[8] B. Wujin, A. Zhang, and K. Wu, “Wiring harness intelligent testing machine networking structure,” CN 
204480302 U, Jul., 15, 2015. 
[9] M. Gong and Y. Dong, "A distributed cable harness tester based on CAN bus," in Proc. Int. Conf. on 
Electric Inform. and Control Eng., (ICEICE), Wuhan, China, pp. 2861-2864, 2011. 
[10] S. Hai-ou, F.Wei-dong, and Lo Ying-chun, “ An automobile wiring harness detecting system based on 
LabVIEW,” Journal of Changchun University of Tech.,2006-02, Changchun, Jilin, China. 
[11] R. Hunt, and P. L. Washicko, “In-vehicle wiring harness with multiple adaptors for an on-board 
diagnostic connector,” US 7225065 B1, May, 29, 2007. 
[12] Q. Wang, "Virtual instrument-based cable and harness test system hardware design and development," 
Advanced Materials Research, vols. 301-303, pp. 970-976, 2011. 
[13] Q. Wang, "Lab Windows/CVI platform-based cable and harness test system software design," 
Advanced Materials Research, vols. 301-303, pp. 977-982, 2011. 
[14] W. D. Feng, W. Xu, X. H. Wang, "Software system for automotive wiring harness testing based on 
virtual instrument", Advanced Materials Research, vols. 791-793, pp. 954-957, 2013. 
[15] W. D. Feng, J. H. Pan, W. Xu, "Hardware system for automotive wiring harness testing based on DAQ 
instrument", Advanced Materials Research, vols. 791-793, pp. 971-974, 2013. 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 5 
REDES DE MUNDO PEQUEÑO 
Soriano-Sánchez AG a *, Rodríguez-Licea MA a, Pérez-Pinal FJ a 
a Instituto Tecnológico de Celaya, Guanajuato, México. 
*allan.soriano@itcelaya.edu.mx 
RESUMEN: 
El documento describe una metodología que mejora la capacidad de algunas redes para modelar la 
interacción entre los individuos de un sistema, así como su efecto en la realización de una tarea 
cooperativa. El entendimiento de las relaciones entre los sistemas y su disposición nos permite implementar 
acciones que mejoren el desempeño de la red. En su etapa de aplicación, el método ha sido empleado en 
la sincronización de redes complejas compuestas de osciladores caóticos de múltiples enrollamientos. 
PALABRAS CLAVE: Redes complejas, topología, mundo pequeño, sistemas cooperativos. 
INTRODUCCIÓN 
En la actualidad podemos encontrar aplicaciones que emplean, en algún grado, conocimiento desarrollado 
por la teoría de redes. Su importancia radica en la fidelidad con que modela y describe la interacción 
conjunta de los diferentes entes de los sistemas, principalmente cooperativos [1, 2]. Esto permitió su uso 
en campos como: ciencias sociales [1] para describir y comprender el comportamiento de los individuos de 
una sociedad, neurología [1], para describir el cerebro humano y epidemiología [1], fundamental para 
describir la dispersión, disminución y supresión de epidemias. En la actualidad, se emplean activamente 
como factor para mejorar el desempeño del proceso del sistema. En otras palabras, la importancia de las 
redes complejas, y todo el cuerpo de conocimiento desarrollado a su alrededor, radica primero: en su 
capacidad para modelar y describir fielmente una gran variedad de sistemas. La Figura 1 muestra ejemplos 
de sistemas que han sido modelados por esta teoría. 
 
(a) (b) 
Figura 1. Ejemplo de redes: (a) Red criminal. (b) Red de drones 
formación / comunicación. 
Segundo, el papel fundamental que desempeña la disposición de los entes o individuos y sus interacciones 
/ conexiones en el proceso de contribuir positivamente al cumplimiento de un objetivo. 
ALGORITMO DE MUNDO PEQUEÑO 
Con este propósito han surgido ideas que permitieron comprobar el papel fundamental que juega la 
topología en la dinámica final de un sistema modelado como red. Una de ellas es la que se muestra en la 
Figura 2. El objetivo es comunicar con mayor rapidez zonas distantes de la red para permitir que los 
individuos o entes lleguen a un consenso en el menor tiempo, empleando una ley de control poco invasiva, 
mejorándole a la red al mismo tiempo, la capacidad para resistir fallas y/o ataques que propicien un fallo 
general. 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 6 
 
Figura 2. Método propuesto en [3] para acelerar la sincronización de sistemas caóticos por una ley de 
control de retroalimentación de estados. 
El funcionamiento general del algoritmo de la Figura 2 es el siguiente: Se comunican zonas de la red que 
se encuentran distantes (amarillo y verde) a través de tres nuevos caminos (líneas café y azul) que 
favorecen a la estabilidad del sistema completo ya que significan caminos alternativos para el flujo de 
información (menos saturación) y opciones de respaldo en caso de falla (robustez). Se obtuvieron 
resultados favorables al implementarlo para sincronizar redes complejas de osciladores caóticos [4]. 
CONCLUSIÓN 
Las mejoras se reflejaron en la sencillez de las leyes de control para sincronizar el sistema. Las ganancias 
y el tiempo de consenso o sincronía se vieronseriamente disminuidos. Se estima que en la actualidad, el 
desarrollo y aprovechamiento del potencial del método ronda el 40%. 
REFERENCIAS: 
 [1] Boccaletti, S; Latora V; Moreno Y; Chavez M; Hwang DU (2006). Complex networks: Structure and 
dynamics. Phys. Rep. 424 (4-5), 175-308. 
[2] Strogatz, SH (2001). Exploring complex networks. Nature, 410 (6825), 268. 
[3] Soriano-Sánchez, AG; Posadas-Castillo C (2018). Smart pattern to generate small–world networks. 
Chaos, Solitons Fract, 114, 415-422. 
[4] Soriano-Sánchez AG; Posadas-Castillo C; Platas-Garza MA; Cruz-Hernández C; López-Gutiérrez 
RM (2016). Coupling strength computation for chaotic synchronization of complex networks with 
multi-scroll attractors. Appl. Math. Comput., 275, 305-316. 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 7 
PROTOTIPO DE DETECCIÓN DE ACCIDENTES VEHICULARES 
Martínez-Montejano RCa*, Vega-Acuña Aa*, Jaime-Rodríguez JJa 
aUnidad Académica Multidisciplinaria Zona Media UASLP, 
*roberto.montejano@uaslp.mx 
RESUMEN: 
Los accidentes vehiculares son una amenaza constante para las vidas de las personas, los cuales son 
abundantes hoy en día. La tasa de supervivencia después de un siniestro se ve afectada por el tiempo en 
que tarda en llegar la ayuda médica. Para poder aminorar la respuesta entre accidente y ayuda, es posible 
utilizar dispositivos de detección automática de accidentes. En el presente trabajo se desarrolla un prototipo 
que informa sobre un percance vehicular, el cual realiza el envío automático de las coordenadas del 
accidente mediante mensaje de texto a los contactos cercanos de la persona que sufrió el choque. Para 
lograr el objetivo se utiliza un acelerómetro de tres ejes, un sistema embebido Arduino nano y una aplicación 
de celular que obtiene los valores del sistema de posicionamiento global. La principal contribución de este 
trabajo es el desarrollo de un prototipo que se conecta al automóvil y se enlaza con el celular vía Bluetooth. 
PALABRAS CLAVE: Arduino, accidente vehicular, sistema posicionamiento global. 
INTRODUCCIÓN 
De acuerdo a la Organización Mundial de la Salud, los accidentes vehiculares están entre las diez primeras 
causas de muerte, debido a diversas cuestiones como: alcohol, uso de celular, distracciones, exceso de 
velocidad, etc [1]. No importando la causa del accidente, es de vital importancia que la ayuda médica llegue 
lo antes posible, contribuyendo así a incrementar la tasa de supervivencia [2]. 
En el presente trabajo se desarrolla un prototipo para detección de accidentes vehiculares, que consiste 
en la instrumentación de un acelerómetro de tres ejes, basado en una plataforma Arduino que se conecta 
a un celular vía Bluetooth, el cual contiene una aplicación desarrollada en AppInventor, para comunicar a 
los contactos cercanos el accidente y las coordenadas del mismo. 
DESARROLLO 
El prototipo se desarrolló de forma experimental montando los componentes físicos en una caja a la medida 
diseñada en una impresora 3D como se muestra en la Figura 1. En él se coloca un acondicionamiento de 
voltaje a 5V, el acelerómetro, un módulo Bluetooth HC-05 y un Arduino nano. 
La interfaz con el usuario fue hecha en la plataforma App Inventor, en donde se ingresan los datos de tres 
contactos cercanos, además se realiza en enlace vía Bluetooth y en caso de accidente manda mensaje 
según la gravedad del mismo a los contactos previamente guardados con las coordenadas del accidente, 
éstas se obtienen mediante el GPS del celular. 
 
Figura 1. Montaje de prototipo. 
RESULTADOS 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 8 
En la Figura 2, se muestra parte de la interfaz con el usuario de la aplicación en el celular del lado izquierdo, 
y en el lado derecho se aprecia un ejemplo de los mensajes enviados cuando existe un accidente vehicular, 
el límite se establece en 3g, que es el valor en el que se abren las bolsas de aire de un vehículo. Para los 
resultados se usa un umbral de 1g. 
 
Figura 2. Resultados de la aplicación de celular. 
CONCLUSIONES 
El prototipo y la interfaz desarrollados mostraron un correcto funcionamiento, ya que el acelerómetro en 
conjunto con el Arduino, es capaz de monitorear el grado de desaceleración sufrido por el vehículo y 
establecer conexión con el celular, para mandar el mensaje de ayuda a los contactos cercanos con las 
coordenadas del accidente. El prototipo es de fácil instalación y amigable con el usuario, sin embargo, es 
necesario seguir trabajando en las mejoras de la interfaz y realizar más pruebas de confiabilidad. 
REFERENCIAS 
[1] Lindmeier C (2015). Despite progress road traffic deaths remain too high. OMS. 
https://www.who.int/es/news-room/detail/19-10-2015-despite-progress-road-traffic-deaths-remain-
too-high 
[2] Desai VJ; Nawales SP; Kokane SR (2014). Design and implementation of GSM and GPS based 
vehicle accidente detection system. International Journal of Technology and Science. Vol 2. 
 
 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 9 
APLICACIÓN DEL CONTROLADOR PID ROBUSTO PARA UN SISTEMA 
VIRTUALIZADO DE RE-ENTRENAMIENTO DE MANO 
 
Pérez-Hernández M.A.a *, Flores-García E. a, Chairez-Oria J.I.a, Barraza-Madrigal J.A.b 
 
a Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología - Instituto Politécnico Nacional 
b Escuela Superior de Ingeniería Química Industrial e Industrias Extractivas - Instituto Politécnico 
Nacional. Email: jabarraza@ipn.mx 
 
RESUMEN: 
 
Este trabajo evalúa la aplicación de un controlador proporcional-integral-derivativo (PID) para regular el 
funcionamiento de un exoesqueleto de mano implementado virtualmente. Este dispositivo tiene el objetivo 
de contribuir en el reentrenamiento de movimiento de mano de pacientes lesionados en las falanges. Se 
estima la derivada del error de seguimiento de trayectoria a través del uso del algoritmo Super-Twisting 
(AST). Se incluye la comparación del funcionamiento del controlador con un controlador de estado 
extendido PDI2. Se estableció el efecto de introducir el derivador robusto basado en el AST en comparación 
con el algoritmo de derivación por el método de Euler. Este sistema se encuentra conectado a un sistema 
virtual del exoesqueleto para la mano el cual es controlado por los algoritmos propuestos. Con la aplicación 
de los controladores, se logra imitar el movimiento del paciente con un error aceptable en términos de la 
operación de rehabilitación planteada. 
 
PALABRAS CLAVE: Algoritmo Super-Twisting, PID Control, Rehabilitación Virtual, Exoesqueleto. 
 
INTRODUCCIÓN: 
 
El control PID es uno de los algoritmos más usados en la industria para controlador dispositivos o procesos 
de la más diversa índole. Fue el primer controlador en ser producido en masa para el mercado de alto 
volumen que existía en las industrias [1]. Su aplicación se ha extendido para regular el funcionamiento de 
dispositivos electromecánicos que se aplican como herramientas en la rehabilitación de diversas secciones 
del cuerpo humano. Estos dispositivos incluyen los llamados exoesqueletos, los cuáles deben ser 
controlados de forma precisa. A pesar de los beneficios de utilizar el controlador PID en los exoesqueletos, 
la dificultad de estimar la derivada del error de seguimiento de trayectoria sigue siendo un factor que debe 
ser resuelto en muchos casos de implementación práctica. Por esta razón, se ha buscado incluir el uso de 
derivadores más eficientes y robustos como el AST. Más aún, la presencia de perturbaciones no constantes 
también sigue siendo un factor que debe tomar en cuenta en la aplicación del controlador PID. Por esta 
razón, se puede incluir un término extendido de inyección de elementos integrales de alto orden en el 
control. Este estudio hace uso de este método combinado para controlarun sistema virtualizado de un 
exoesqueleto de mano. 
 
METODOLOGÍA 
 
La metodología propuesta para el desarrollo de este trabajo consistió en dos etapas: en la primera se 
propone el diseño del exoesqueleto de mano virtualizado y en la segunda se desarrolla el controlador. Por 
un lado, en cuanto al diseño virtual de la mano, se utilizó el software SolidWorks® para desarrollar los 
elementos mecánicos que forman el exoesqueleto. En la segunda etapa, se utilizó el software MATLAB® 
y Simulink® para implementar los diferentes controladores sugeridos, haciendo uso de las herramientas de 
Simscape. La interconexión de la tarjeta de desarrollo utiliza una comunicación serial basada en el 
protocolo de comunicaciones RS-232. A través de este esquema de interconexión, se crea un sistema de 
lazo cerrado el cual funciona con una señal de referencia, obtenida por el exoesqueleto y una señal de la 
posición, adquirida por el sensor en Simulink®. La resta de estas trayectorias de lugar al error de 
seguimiento, utilizado por el algoritmo de control para indicar la posición deseada descrito en la siguiente 
ecuación (PID): 
 
𝑢 = 𝑘𝑃𝑒 + 𝑘𝐷 
𝑑𝑒
𝑑𝑡
+ 𝑘𝐼 ∫ 𝑒(𝜏)𝑑
𝑡
0
𝜏 
(1) 
mailto:jabarraza@ipn.mx
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 10 
Un segundo término integral en el controlador PID (𝐼2), representa la suma de las integrales calculadas 
multiplicadas por otra constante integral (kI2). Este integrador Ec. (2), permite una mejor convergencia a la 
trayectoria por parte del sistema. 
 
𝐼2 = 𝑘𝐼2 ∙ ∑ (𝑘𝐼 ∫ 𝑒(𝜏)𝑑
𝑡
0
𝜏)
𝑛
0
 
 (2) 
Adicionalmente, se incorporó un algoritmo de control robusto basado en el AST. Este algoritmo permite una 
mejor convergencia en presencia de ruido [2]. La derivada del error para el componente diferencial en el 
PID es calculada como se muestra en Ec. (3): 
 𝑥1̇ = 𝑥1 + 𝑘1|𝑒 − 𝑥1|1/2𝑠𝑖𝑔𝑛(𝑒 − 𝑥1), 𝑥2̇ = 𝑘2𝑠𝑖𝑔𝑛(𝑒 − 𝑥1) (3) 
 
DISCUSIÓN Y RESULTADOS 
 
Las mediciones mostradas en la Tabla. 1 fueron comparadas con los datos registrados en Simulink®, estas 
fueron hechas usando el control PID+STA. 
Tabla 1. Medición del error en la articulación carpometacarpiana del dedo índice 
Medición 
1 
Medición 
2 
Medición 
3 
Medición 
4 
Medición 
5 
Promedio Error 
Std 
91.7 92.4 91.9 85.7 90.4 90.36 -0.4% ±2.7437 
Los resultados se compararon con dos trabajos similares en los que se resuelve el seguimiento de 
trayectoria por un método de procesamiento de imagen, en los cuales se obtuvieron errores de medición 
en el mismo dedo de entre 3.4% y 6.7% ±0.7 y 4.4 [3]; y en el segundo de entre 16% y 25% [4]. 
 
Figura 1. Controlador siguiendo la trayectoria (superior). 
Comparación entre controlador PID vs PID+STA 
(inferior). 
En la figura. 1 (gráfica superior) se muestra el 
seguimiento de una trayectoria del prototipo. 
Las variaciones están dadas por las 
características de la mano del paciente. En la 
gráfica inferior se muestran los dos 
controladores propuestos, se observa que el 
tiempo de convergencia a la trayectoria es 
equivalente, toda vez que son utilizados los 
mismos valores constantes. Mientras que los 
resultados obtenidos utilizando al Super-
Twisting se aproximan a los datos de 
referencia. 
CONCLUSIONES 
 
El AST brinda una mayor capacidad al controlador para alcanzar la referencia deseada con un menor error 
en estado estacionario. Así mismo, la implementación del controlador PDI2 contribuye a la convergencia 
de la trayectoria. Por su parte, la respuesta del control mejora utilizando el AST como derivador en lugar 
de una derivada de Euler. El uso de un prototipo instrumentado con sensores reduce el error de medición 
en los ángulos de la mano. 
REFERENCIAS 
[1] Michael A. Johnson, M. H. (2005). PID CONTROL. Reino Unido: Ian Kingston Publishing Services. 
[2] A. Levant, “Higher-order sliding modes, differentiation and output feedback control,” Int. J. Control, 
vol. 76, no. 9/10, pp. 924-941, 2003. 
[3] M. Veber, T. B. (2007). Assessing joint angles in human hand via optical tracking. Springer 
Science+Business Media B.V. 
[4] V. ROSE, C. C. (2002). VISUAL ESTIMATION OF FINGER ANGLES: DO WE NEED 
GIONIOMETERS? Journal of Hand Surgery (British and European Volume), 382–384. 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 11 
IMPLEMENTACIÓN DE LA MÁQUINA ENIGMA EN LA PLATAFORMA LABVIEW 
PARA EL CIFRADO DE TEXTO 
García-Martínez Ma*, Ontañon-García LJb, Martínez-Medina Ga 
a Tecnológico de Monterrey, Escuela de Ingeniería y Ciencias, San Luis Potosí, 
b Coordinación Académica Región Altiplano Oeste UASLP. 
*moises.garcia@tec.mx 
RESUMEN: 
La máquina ENIGMA es tal vez la máquina electromecánica más famosa para cifrar y descifrar mensajes, 
esto se debe principalmente a que fue usada por los nazis durante la segunda guerra mundial y además 
fue el primer sistema de cifrado poli-alfabético de la historia, capaz de generar millones de combinaciones 
haciéndola prácticamente indescifrable. El objetivo de este trabajo es poder reconstruir por medio del 
software Labview el funcionamiento de todos los elementos de esta máquina y lograr el mismo proceso de 
cifrado-descifrado, así como la interfaz de usuario en el panel frontal. 
PALABRAS CLAVE: ENIGMA, cifrado, criptografía, texto plano, sistemas simétricos. 
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO 
Actualmente vivimos en la era digital en donde toda nuestra información se puede representar en archivos 
digitales, esto implica que en nuestro día a día, podemos realizar gran cantidad de tareas por medios 
digitales como el internet, por ejemplo: el envió de correos, banca en línea, comercio electrónico, etc. Todas 
estas comunicaciones se realizan de forma segura es decir la información se transfiere de forma cifrada, 
sin embargo, esto es relativamente nuevo. La criptografía ha sido usada desde tiempos remotos por 
civilizaciones antiguas en donde el objetivo era mantener la información oculta y que estuviera disponible 
solo para quienes estaban autorizados, por lo que, antes del boom tecnológico las comunicaciones cifradas 
eran de uso exclusivo del gobierno y la milicia. 
 
Figura 1. Máquina ENIGMA. 
Con el paso del tiempo las funciones para cifrar y descifrar información se volvieron más complejas, en 
específico, durante la segunda guerra mundial los nazis implementaron una máquina de cifrado poli-
alfabetica (la primera en su tipo) la cual llamaron ENIGMA que se encargaba de cifrar mensajes y 
transmitirlos por canales abiertos de tal forma que solo quienes tenían conocimiento de la llave podían 
acceder al mensaje original. En la Figura 1 se puede observar la máquina ENIGMA. 
De forma general el funcionamiento de esta máquina automatiza los cifrados de sustitución, para esto se 
basa en el uso de tres rotores, cada uno contiene 26 contactos eléctricos en cada lado y cada contacto de 
un lado es conectado con el otro extremo de forma aleatoria. Cuando una tecla es presionada, el rotor de 
la derecha avanza un paso, esto implica que internamente el cableado cambia y da como resultado una 
nueva letra, es importante mencionar que el cableado interno es diferente para cada rotor. 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 12 
El reflector fue un elemento indispensable y hasta ese momento único en su tipo ya que permitía que la 
señal eléctrica regresara por los rotores por un camino diferente y de esta forma dar energía al teclado 
iluminado que muestra el texto cifrado, por otro lado, el reflector es el responsable de que la información 
pueda ser cifrada y descifrada con la misma llave, de tal forma que se comporta como un cifrado simétrico. 
CONCLUSIONES 
Todos los elementos que conforman la máquina ENIGMA fueron implementados por medio del software 
Labview (rotores, reflector, panel deconexiones, etc.) logrando la misma función simétrica de cifrado que 
la máquina original, en la Figura 2 se muestra una imagen del panel frontal (interfaz de usuario). 
 
Figura 2. Implementación en Labview de la Máquina ENIGMA. 
REFERENCIAS: 
 [1] Christof Paar; Jan Pelzl (2009). Understanding Cryptography, Springer. 
[2] David H Hamer (1997). Enigma: Actions involves in the ‘double stepping’ of the middle rotor. 
Cryptologia 21(1):47-50. 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 13 
ESTRATEGIA DE MANEJO DE ENERGÍA BASADA EN REGLAS DIFUSAS Y SU 
APLICACIÓN A VEHÍCULOS ELÉCTRICOS. 
Marcial Lemus I, Rodríguez Licea M A, Pérez Pinal F & Soriano Sánchez A. 
Laboratorio de Innovación en Electrónica Aplicada, México. 
Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Celaya 
m1803018@itcelaya.edu.mx 
RESUMEN: 
Debido a la creciente demanda de vehículos que funcionan con energías alternativas, preferentemente al 
uso de combustibles fósiles, el manejo o gestión de la energía en un vehículo eléctrico equipado para su 
propulsión con un banco de baterías, paneles solares, ultracapacitores, celdas de combustible más 
cualquier otra tecnología que aporte energía para su funcionamiento, es un tema de relevancia. Este trabajo 
presenta una alternativa difusa que responde preguntas como ¿qué fuente de energía va a aportar en cada 
momento?, ¿cuánta energía aportará?, ¿se podrá incrementar el tiempo de autonomía del vehículo? para 
un vehículo con las fuentes de energía mencionadas. 
PALABRAS CLAVE: Control difuso, estrategia de manejo de energía, vehículo eléctrico. 
EL VEHÍCULO ELÉCTRICO COMO UNA MICRORED 
El concepto de microred se asume como un conjunto de cargas y fuentes, que operan como un sistema 
controlable sencillo que provee energía a una red local. 
 
 
 
 
 
Figura 1. Microgrid del vehículo de prueba experimental. 
En la Figura 1, se muestra una configuración básica de microred que suministrará la energía requerida de 
nuestro vehículo eléctrico experimental. Esta microred cuenta con fuentes de energía para la propulsión 
como la celda de combustible y los paneles solares, así como sistemas de almacenamiento de energía 
como los ultracapacitores y las baterías. Todos estos elementos deben trabajar en armonía para alimentar 
un motor eléctrico. Tanto las fuentes como el sistema de almacenamiento de energía deben ser capaces 
de suministrar al bus de CD, la potencia demandada por el motor eléctrico. Junto a cada dispositivo se 
encuentra un convertidor CD/CD que puede ser unidireccional o bidireccional; esto es debido a que algunos 
elementos pueden funcionar únicamente como fuentes suministradoras y otros elementos pueden operar 
además como sistemas de almacenamiento de energía. 
ESTRATEGIA DE MANEJO DE ENERGÍA DIFUSA 
Debido a la sencillez de operación de los métodos difusos, así como su tolerancia a mediciones imprecisas, 
variaciones en los componentes, adaptabilidad y facilidad de sintonización, se han adoptado para la 
Estrategia de Manejo de Energía (EME) en este trabajo. Existen tres pasos fundamentales para diseñar 
una EME basada en reglas difusas. Primero la fuzzificación, posteriormente el mecanismo de inferencia 
basado en reglas difusas y finalmente la defuzzificación. Este proceso de diseño se ilustra en la Figura 2. 
mailto:m1803018@itcelaya.edu.mx
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 14 
 
Figura 2. Estrategia basada en reglas difusas. 
La fuzzificación se refiere a transformar nuestras señales de entrada a variables difusas, esto se logra 
mediante funciones de membresía (triángulos y trapecios en la Figura 2), a la cual se le da una ponderación 
de pertenencia para cada valor de entrada. Posteriormente el mecanismo de inferencia, es el que hace la 
relación entre las entradas y la salida, mediante un conjunto de reglas que fueron previamente diseñadas 
en base a la experiencia y al conocimiento heurístico del sistema. Finalmente, la defuzzificación se refiere 
al hecho de transformar una variable difusa a una digital que pueda ser transmitida a cada controlador 
electrónico de cada dispositivo. 
CONCLUSIONES 
Hoy en día hay una gran cantidad de herramientas para elaborar una EME. En este trabajo se presenta 
una alternativa implementable de forma sencilla a pesar de la gran cantidad de dispositivos involucrados 
en un vehículo eléctrico con múltiples fuentes de energía. 
REFERENCIAS: 
 [1] Wenhao Z; Mian L; He Y; Chengbin M (2014). An Adaptive Fuzzy Logic Based Energy Management 
Strategy for Electric Vehicles. IEEE 978-1-4799-2399-1/14: 1778-1783. 
[2] Farzard Rajaei S (2007). Control Strategies for Hybrid Electric Vehicles: Evolution, Classification, 
Comparison, and Future Trends. IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY, VOL. 
56, NO. 5, SEPTEMBER 2007. 2393-2404. 
[3] Lasseter R H (2002). MicroGrids. IEEE 0-7803-7322-7/02: 305-308 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 15 
DISEÑO Y SIMULACION DE UN CONVERTIDOR BIDIRECCIONAL PARALELO 
Gaona-Cárdenas LFa, Rodríguez-Licea MAa, Pérez-Pinal Franciscoa & Soriano-Sánchez Aa. 
 
aTecnológico Nacional de México en Celaya, ITC, Guanajuato, México. 
m1803017@itcelaya.edu.mx 
RESUMEN 
En este artículo se presenta el diseño y simulación de un convertidor bidireccional paralelo con PWM 
ajustable, el cual será utilizado en una aplicación motriz con múltiples fuentes de energía. Utilizando el 
DSPIC33EV256G102 se activan los MOSFET a alta frecuencia con un ciclo de trabajo ajustable para 
controlar el nivel de voltaje y la dirección de la corriente de cada etapa. El mismo microcontrolador puede 
ser utilizado para realizar labores de control en lazo cerrado en cada etapa, en tiempo real y a un bajo costo 
de implementación. 
PALABRAS CLAVE: Convertidor bidireccional, vehículo eléctrico, vehículo híbrido. 
DISEÑO DEL CONVERTIDOR 
Un convertidor bidireccional tiene la capacidad de cambiar la dirección de la corriente, de la entrada a la 
salida y viceversa. La mayoría de las topologías de convertidores CD – CD existentes, ya sea con o sin 
aislamiento galvánico, pueden ser utilizadas como convertidores bidireccionales substituyendo los diodos 
rectificadores por conmutadores MOSFET que permitirán el flujo de la corriente en ambas direcciones [1]. 
 
Figura 1: Convertidor bidireccional paralelo. 
En la figura 1 se muestra un convertidor con múltiples etapas bidireccionales conectadas en paralelo a un 
Bus de CD, con diferentes dispositivos conectados en cada una de ellas; por ejemplo una batería 
recargable o un panel solar. Cada etapa del convertidor, consiste de un convertidor Boost en una dirección 
y un convertidor Buck en la otra. Analizando el circuito mediando nodos y mallas obtenemos las siguientes 
ecuaciones: 
𝐿
𝑑𝑖
𝑑𝑡
= −(1 − 𝑢)𝑣 + 𝐸 
 𝐶
𝑑𝑣
𝑑𝑡
= (1 − 𝑢)𝑖 −
𝑣
𝑅
 (1) 
Estas ecuaciones describen la dinámica en modo Boost del convertidor bidireccional, mientras las 
ecuaciones (2) describen el modo Buck. 
𝐿
𝑑𝑖
𝑑𝑡
= −𝑣 + 𝑢𝐸 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 16 
 𝐶
𝑑𝑣
𝑑𝑡
= 𝑖 −
𝑣
𝑅
 (2) 
Para obtener los valores de los elementos en el convertidor bidireccional con las ecuaciones 1 y 2 se utiliza 
algebra y para el diseño específico de la etapa boost del convertidor se obtiene que L= 40 mH, C=100 uF, 
Vin= 12 V con una frecuencia de 100 KHz y un ciclo de trabajo del 50%. De manera similar se obtienen los 
valores de los componentes restantes. 
ACTIVACIÓNDE LAS ETAPAS 
Para activar cada etapa del convertidor bidireccional, se utiliza el módulo generador PWM a una frecuencia 
de 100 Khz con un ciclo de trabajo de 50 % con la finalidad de verificar su funcionamiento. En esta prueba, 
se efectúa un cambio de dirección al vuelo (sin interrupción o retraso). Para lograr el cambio de dirección, 
la señal de PWM se conmuta entre pines diferentes del DSP utilizando interrupciones. 
RESULTADOS 
Al simular el convertidor con las señales de activación, obtenemos el comportamiento de corriente que se 
muestran en la Figura 2. 
 
Figura 2: Comportamiento dinámico en el inductor. 
En la Figura 2a se puede apreciar el comportamiento dinámico de la corriente en el inductor, se puede 
observar que la corriente primeramente aumenta y es positiva ya que está activado el modo boost del 
convertidor bidireccional, y en la figura 2b se puede observar que la corriente desciende hasta ser negativa, 
esto quiere decir que ahora se activa el modo Buck. 
REFERENCIAS: 
[1] Luis, A (2004). Estudio y análisis de soluciones Topológicas de convertidores CC-CC 
bidireccionales para su aplicación en vehículos híbridos. Reimpresión 2004. Editorial McGraw.Hill, 
México. 722 p. 
 
(a 
(b 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 17 
DISEÑO CIRCUITAL SIMPLE DE DISPOSITIVO CORRECTOR DEL FACTOR DE 
POTENCIA 
Ruíz-Martínez OFa, Ramirez-Vazquez JCa*, Zuñiga-Ramos CAa, Castillo-Del Angel ERa, Rivera-Garcia 
GEa 
aInstituto Tecnológico Superior de Pánuco, Veracruz, México. 
omar.ruiz@itspanuco.edu.mx 
RESUMEN: 
El control del Factor de Potencia (F.P.) en aplicaciones de tipo industrial es un requerimiento dado por 
estándares de CFE y así evitar multas. Un bajo factor de potencia ocasiona una mayor demanda de 
corriente y provoca un desbalance en la red de suministro. En este artículo se propone el diseño de un 
corrector automático del F.P. realizado con simples circuitos analógicos y digitales evitando el uso de 
dispositivos programados. Las ventajas que presenta son las siguientes: es efectivo para un amplio rango 
de potencia, corrige el F.P. aunque se presenten pequeñas variaciones, su lógica de operación es sencilla. 
 
PALABRAS CLAVE: Factor de potencia, diseño de circuitos, electrónica de potencia. 
INTRODUCCIÓN 
El valor del F.P. viene determinado por el tipo de cargas conectadas en una instalación y expresa la relación 
entre la potencia activa (𝑃) y la potencia aparente (𝑆). El F.P. toma valores entre 0 y 1 (𝑐𝑜𝑠(𝜑)). Donde 𝜑 
expresa el desfasamiento de ángulo entre voltaje y corriente. Si existen cargas inductivas o capacitivas se 
presenta la denominada potencia reactiva (𝑄). La relación entre las diversas potencias se da por el 
denominado triángulo de potencia y son de la siguiente manera: 𝑃 = 𝑉𝐼𝑐𝑜𝑠(𝛿), 𝑄 = 𝑉𝐼𝑠𝑒𝑛(𝛿), |𝑆| =
√𝑃2 + 𝑄2 y 𝑐𝑜𝑠(𝛿) =
𝑃
𝑆
. Generalmente para corregir el F.P. se conectan capacitores en paralelo con la 
carga. Existen diferentes maneras de corregir el F.P. [1], [2] pero algunos presentan cierta complejidad 
para determinar su capacidad de acción [3]. La presente propuesta se basa en el diseño de un corrector 
del F.P. mediante capacitores conmutados. Estos ya han sido previamente reportados en la literatura pero 
presentan como complejidad el utilizar alguna interfaz de programación y requerir aislar de forma adecuada 
las señales proporcionadas por los sensores [4]. 
 
DESARROLLO Y RESULTADOS EXPERIMENTALES 
La figura 1 a) y b) muestran el circuito completo diseñado y las señales propias de funcionamiento. 
Inicialmente se sensan las señales de corriente y voltaje de la red, esta señal es acondicionada por medio 
de amplificadores y convertida a una señal cuadrada por medio de comparadores. La comparación entre 
estas señales en una compuerta EXOR establece una señal digital de duración igual al desfasamiento (𝛿). 
En forma paralela a este procedimiento, se obtiene el valor pico de voltaje y corriente por medio de la 
identidad 𝑠𝑒𝑛2 + 𝑐𝑜𝑠2 = 1 (Fig. 1 (d) realizado con el circuito AD633). La manipulación de estas señales 
produce un valor 𝑄 que es proporcionado a un ADC0804. Este convierte este valor a uno digital de 8 bits 
que activa un conjunto de FLIP-FLOPS. Estos activan la combinación ideal para conectar los capacitores 
con la carga. Observe que si la carga varia, la señal sin (𝛿) y su comparación con la señal RAMPA 
reestablecerá los FLIP-FLOPS y volverá a calcular la combinación ideal de capacitores para corregir el F.P. 
La figura 1(c) muestra como es corregido el F.P. a un valor ideal. 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Señales y aspecto circuital del compensador automático de F.P. 
CONCLUSIONES 
Note por la Figura 1 (e) que el presente circuito puede ser visto como algo modular donde solo se necesitan 
las señales de sensores y establecer los valores de ganancias adecuadas a través de resistencias así 
como también un capacitor que haga la rampa lineal. Los resultados obtenidos han sido satisfactorios. 
Aunque los resultados mostrados son de simulación (Saber Sketch) se utilizaron los circuitos comerciales 
que serán requeridos para la implementación experimental. 
 
REFERENCIAS: 
[1] Dixon J; Moran L; Rodriguez J; Domke R (2005). Reactive power compensating technologies: 
State of Art Review. Proceedings of the IEEE. Vol. 93, No. 12: 2144-2164. 
[2] Pundir A; Yadab GD (2016). Comparison of Different types of Compensating Devices in Power 
System. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). Vol. 3, No. 11: 420-426. 
[3] Ruhul A; Rajib BR (2014). Determination of Volume of Capacitor Bank for Static VAR Compensator. 
International Journal of Electrical and Computer Engineering. Vol. 4, No. 4: 512-519. 
[4] Bilal M; Owais M (2016). Automatic Power Correction Unit. International Conference in 
Computing, Electronic and Electrical Engineering (ICE). 283-288 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 19 
COMPARACIÓN DE CONTROLADORES AVANZADOS APLICADOS EN MOTORES 
DE INDUCCIÓN 
Ortega-García LE*, Pérez-Pinal FJ, Rodríguez-Licea MA, Soriano-Sánchez AG 
Laboratorio de Innovación en Electrónica Aplicada, 
Instituto Tecnológico de Celaya, Guanajuato, México. 
m1803049@itcelaya.edu.mx* 
 RESUMEN: 
Este trabajo de investigación presenta una comparación numérica entre los controladores clásicos y 
controladores avanzados. Se realiza un análisis de desempeño entre los controladores clásicos como lo 
son: el control de flujo orientado (FOC) y control directo de par (DTC). Así como, algunos controladores 
avanzados, como control de lógica difusa (FLC) y modelo de control predictivo (MPC). Tales se 
implementaron en el controlador clásico más factible que pueda presentar mejoras significativas en las 
magnitudes del flujo y par. 
PALABRAS CLAVE: Motor de inducción, control con lógica difusa, modelo de control predictivo. 
INTRODUCCIÓN 
A pesar de tener más de un siglo de invención, los motores de inducción, son los más utilizados en la 
industria debido a su simple construcción, confiabilidad, robustez y bajo costo. Algunos motores de 
inducción (MI) no cuentan con un control apto, esto representa una deficiencia en la operación del mismo. 
Es por ello, que se han implementado técnicas de control, entre los más importantes, destacan el control 
de campo orientado (FOC) y control directo de par (DTC inglés). 
El FOC aventaja al DTC en que tiene una mejor respuesta en el par y flujo, pues los rizos de estos son 
menores al DTC, pero la gran desventaja es que hace uso de transformaciones de coordenadas de las 
corrientes y el voltaje del estator. El DTC realiza transformación de coordenadas,pero el proceso es 
diferente, en este método utiliza una banda de histéresis, que no es más que una acotación del nivel del 
valor medido, Por esta misma razón, el DTC presenta fluctuaciones en el flujo y par. Esta comparativa se 
muestra en la Tabla I. 
Por otra parte, el control de lógica difusa es considerado como un tipo de control inteligente. En ella se 
ajusta a la lógica humana que, tiene un rango de expresiones lingüísticas que son meramente abstractas, 
es decir, “mucho”, “poco”, “grande”, “pequeño”. Cada expresión lingüística es parte de un universo del 
discurso; el universo del discurso comprende todos los valores posibles que puede tomar una variable, por 
lo tanto, cada una de las expresiones lingüísticas empleadas se relaciona con un rango de valores dentro 
del universo del discurso y que depende de nuestra perspectiva, experiencia y/o marco de referencia. 
En el DTC convencional se sustituyen las bandas de histéresis y la tabla de búsqueda de selección por un 
controlador difuso que permite desarrollarlo de manera intuitiva y detallar con más precisión los estados 
del par, flujo y la posición del flujo, dando como resultado una respuesta mejorada de par y flujo. 
El MPC tiene como característica inherente que es un método discreto, iterativo y tiene como parámetros: 
el modelo del sistema correctamente definido, variables de entrada y salida, referencia de las variables a 
controlar, ventana de horizonte que es el rango de las muestras futuras; restricciones que permiten acotar 
los valores de variables que no sobrepasen a lo nominal y, por último, la función objetivo que a partir de las 
restricciones, estados actuales de variables de entrada y salida se calcula el valor mínimo. Esto significa 
que un valor de entrada que minimice la función es la que mejor se ajusta a las condiciones actuales. La 
implementación del MPC con el DTC no es necesario la posición del flujo, además que iterativamente en 
cada instante elige una solución óptima, mejorando la respuesta del flujo y par. 
mailto:m1803049@itcelaya.edu.mx
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 20 
 
REFERENCIAS: 
 [1] Yukai Wang, Yuying Shi, Yang Xu, y Robert D. Lorenz (2015). A Comparative Overview of Indirect 
Field Oriented Control (IFOC) and Deadbeat-Direct Torque and Flux Control (DB-DTFC) for AC 
Motor Drives. Chinese Journal of Electrical Engineering, vol. 1, no. 1, pp. 9-20. 
[2] Abdulrahim Thiab Humod, Mohammad Najm Abdullah, y L. Fatma H. Faris, (Abril 2016). A 
Comparative Study between Vector Control and Direct Torque Control of Induction Motor Using 
Optimal Controller. », International Journal of Scientific & Engineering Research, vol. 7, no. 4, pp. 
1362-1371. 
[3] Andrej M. Trzynadlowski (2001) Control of Induction Motors. Chapter 7-8.Field Orientation & Direct 
Torque and Flux Control Volume 1. 1st. edition. Academic Press. ISBN: 0-12-701510-8. London & 
San Diego. pp. 119-158. 
[4] Margarita Norambuena, Jose Rodriguez, Zhenbin Zhang, Fengxiang Wang, Cristian Garcia, Ralph 
Kennel (Enero 2019). A Very Simple Stategy for High-Quality Performance of AC Machines Using 
Model Predictive Control. IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 34, No. 1 
[5] P.Sweety Jose, Jovitha Jerome & S.Sathya Bama (Julio 2011). Performance Enhancemente of 
Direct Torque Control of Induction Motor Using Fuzzy Logic. ICTACT Journal on Soft Computing: 
Special Issue on Fuzzy in Industrial and Process Automatation. vol. 2, No. 1. 
 
Tabla I. Comparativa entre los controladores FOC y DTC. 
Parámetros FOC DTC 
Reguladores Tres controladores de 
corriente PI 
Dos reguladores de histéresis 
Variables controladas Par y flujo del rotor Par y flujo del estator 
Control de par y flujo Mediante las corrientes del 
estator 
Directamente 
Dinámica de flujo Lenta Alta 
Rizo de par Baja Alta 
Tiempo de respuesta de par Buena Muy buena 
Complejidad de implementación Alta Baja 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 21 
MODELADO DE SISTEMAS CON DERIVADAS DE ORDEN NO ENTERO. 
Gilardi-Velázquez H.E.a*, Campos-Cantón E.b 
a Facultad de ciencias UASLP, San Luis Potosí, México. 
b Instituto Potosino de investigación científica y tecnológica, San Luis Potosí, México. 
*hector.gilardi@uaslp.mx 
RESUMEN: 
La idea de una derivada de orden fraccional es tan vieja como la teoría del cálculo. Muchos investigadores 
han tratado de dar una definición para una derivada de orden fraccional, sin embargo, a pesar de que se 
tienen más de trescientos años de estudio está abierto el encontrar interpretaciones físicas y geométricas 
de estas definiciones. En este trabajo se presenta la utilidad de las derivadas fraccionarias para compensar 
incertidumbres en el modelado del movimiento Browniano. 
PALABRAS CLAVE: Modelado, derivadas de orden no entero, movimiento Browniano. 
INTRODUCIÓN 
La descripción matemática de un sistema de fenómenos se llama modelo matemático. Puesto que con 
frecuencia las hipótesis acerca de un sistema implican una razón de cambio de una o más de las variables, 
el enunciado matemático de todas esas hipótesis puede ser una o más ecuaciones que contengan 
derivadas. En otras palabras, el modelo matemático puede ser una ecuación diferencial o un sistema de 
ecuaciones diferenciales. A pesar de la complejidad que pueda tener un sistema, en muchas ocasiones, 
se puede descomponer en sus partes más simples y ser analizado de esta manera; sin embargo, en 
algunos de estos casos existen limitaciones que no nos permiten predecir su comportamiento ni construir 
un sistema dinámico determinista que lo represente. Un ejemplo de un sistema, característico por su 
complejidad, que ha sido ampliamente estudiado con teoría de probabilidad, a pesar de conocerse su 
naturaleza, es el movimiento Browniano. 
MOVIMIENTO BROWNIANO 
Se conoce como el movimiento Browniano como el fenómeno descrito por el desplazamiento irregular que 
presentan algunas partículas al estar suspendidas en un fluido [1]. P. Langevin propuso un método para 
resolver el problema, usar ecuaciones diferenciales estocásticas; con ello obtuvo una aproximación a partir 
de la segunda ley de Newton. El modelo propuesto por Langevin [2] está basado en una ecuación 
diferencial de segundo orden con un término estocástico el cual representa la naturaleza aleatoria del 
movimiento: 
𝑚
𝑑2𝑥
𝑑𝑡2
= −𝛾�̇� + 𝐴𝑓(𝑡). (1) 
Para su modelo Langevin considera dos fuerzas que actúan sobre la partícula. La primera relacionada a la 
resistencia viscosa. La segunda una fuerza estocástica relacionada a la irregularidad de los impactos con 
las moléculas de su alrededor, a la que él llama fuerza complementaria. Huerta-Cuellar y colaboradores [3] 
proponen un modelo determinista para la generación de movimiento Browniano, a partir del modelo 
propuesto por Langevin. Agregando un grado de libertad al sistema reemplazaron el proceso estocástico, 
relacionado a la aceleración fluctuante, por una ecuación diferencial de tercer orden. Esta nueva variable 
produce una dinámica de movimiento determinista; que está relacionada a los cambios de velocidad y 
aceleración ocasionados por la fricción y las colisiones con otras partículas del medio. Con este modelo 
Huerta-Cuellar y colaboradores logran aproximarse a una distribución de probabilidad “tipo Gaussiana” y 
un desplazamiento cuadrado promedio lineal. El movimiento Browniano es caracterizado por una 
distribución Gaussiana para el desplazamiento promedio, en este trabajo se consideraron derivadas de 
orden fraccionario para compensar las incertidumbres asociadas al modelo propuesto por Huerta-Cuellar 
obteniendo los siguientes resultados [4]: 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 22 
𝑥
�̇�
�̇�
̇
 
=
=
=
𝑦,
−𝛾𝑦+ 𝑧,
𝛼1𝑥 − 𝛼2𝑦 − 𝛼3𝑧 + 𝛼4, 
 (2) 
 
Figura 1: Desplazamiento de una partícula Browniana en una dimensión y distribución de probabilidad para el 
desplazamiento promedio de la partícula. 
Si bien aún no se cuenta con una interpretación física o geométrica de una derivada de orden fraccionario, 
hemos visto su utilidad para compensar incertidumbres en modelos de sistemas complejos, en los cuales 
se logran obtener mejores aproximaciones al comportamiento real de los sistemas. 
REFERENCIAS: 
[1] Robert Brown, (1828). A brief Account of Microscopical Observations made in the Months of June, 
July, and August, 1827, on the Particles contained in the Pollen of Plants; and on the general 
Existence of active Molecules in Organic and Inorganic Bodies, Philosophical Magazine N. S. 4, 
161-173. 
[2] Uhlenbeck, G. E., & Ornstein, L. S. (1930). On the theory of the Brownian motion. Physical review, 
36(5), 823. 
[3] Huerta-Cuellar, G., Jiménez-López, E., Campos-Cantón, E., & Pisarchik, A. N. (2014). An approach 
to generate deterministic Brownian motion. Communications in Nonlinear Science and Numerical 
Simulation. 
[4] H. E. Gilardi-Velázquez and E. Campos-Cantón. (2018). Nonclassical point of view of the 
Brownian motion generation via fractional deterministic model. International Journal of Modern 
Physics C Vol. 29, No. 3 1850020. 
 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 23 
CLASIFICADOR AUTOMÁTICO DE IMÁGENES BASADO EN REDES NEURONALES 
DIFERENCIALES MULTICAPA 
Llorente-Vidrio D.a,*, Ballesteros-Escamilla M.b, Salgado, I.a y Chairez I.c 
aCentro de Innovación y Desarrollo Tecnológico en Cómputo, Instituto Politécnico Nacional 
bCentro de Investigación y Estudios avanzados del Instituto Politécnico Nacional 
cUnidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología, Instituto Politécnico Nacional 
Autor de correspondencia: *dusthon@hotmail.com 
 
RESUMEN: 
Las redes neuronales diferenciales (RND) multicapa se aplican comúnmente en la identificación y 
estimación no paramétrica de sistemas dinámicos no lineales. Estudios recientes muestran que las RND 
de una capa también permiten resolver la tarea de clasificación de patrones de señales variantes en tiempo. 
Este trabajo describe la aplicación de las RND multicapa en la clasificación de patrones en imágenes. Se 
define una función variante en tiempo objetivo y se hace un preprocesamiento de la imagen para extraer 
sus características principales. El entrenamiento, basado en la idea de estabilidad de Lyapunov, relaciona 
estas características con la función objetivo que corresponde al criterio de clasificación. Los resultados 
numéricos muestran la clasificación de la base de datos del Instituto Nacional Modificado de Estándares y 
Tecnología (MNIST, por sus siglas en inglés) con un porcentaje de aciertos del 90%, el cual es competitivo 
con los mejores resultados reportados en estudios similares. 
 
PALABRAS CLAVE: Redes neuronales diferenciales; Clasificación de patrones, Tratamiento de 
imágenes, Redes multicapa. 
 
INTRODUCCIÓN. 
Las redes neuronales artificiales (RNA) buscan imitar las actividades tanto de procesamiento autónomo y 
distribuido, como de aprendizaje de una red neuronal biológica. Las RNA pueden ser clasificadas en redes 
estáticas y redes dinámicas. Las redes estáticas tienen la característica de que su salida es función de su 
entrada, a diferencia de las redes dinámicas, cuya salida es función de la entrada y cuentan con una 
retroalimentación de sus estados, lo que les brinda capacidad de memoria y robustez. Las RND actualizan 
sus pesos a partir de una serie de ecuaciones diferenciales matriciales obtenidas a partir del segundo 
método de estabilidad de Lyapunov [1]. La aplicación de un clasificador para objetos discretos, pero con 
naturaleza continua con un horizonte de tiempo finito, establece una clase de sistema hibrido que aparece 
como una contribución técnica al estado del arte. 
 
ESTRUCTURA DEL CLASIFICADOR. 
La estructura de una RND de dos capas se representa por la siguiente ecuación diferencial matricial 
�̇� = 𝐴𝑥 + 𝑊1,𝑡𝜎(𝑉1,𝑡𝑥) + 𝑊2,𝑡ø(𝑉2,𝑡𝑥)𝑢𝑡. (1) 
Donde, x representa la función objetivo de clase; A es una matriz Hurtwitz de dimensiones apropiadas; u 
son los patrones a clasificar; W1,t, W2,t, V1,t, V2,t, son los pesos a ajustar en la red; 𝜎(⋅), ø(⋅) son las funciones 
de activación. Las leyes de ajuste de la red por motivos de espacio no se integran en este documento, pero 
pueden ser consultadas en [1]. Nótese que estas leyes de ajuste de pesos se pueden caracterizar a partir 
del uso de métodos formales de estabilidad para sistemas dinámicos, en comparación con las formas 
estáticas basadas en métodos de optimización. 
 
FUNCIONAMIENTO DEL CLASIFICADOR. 
El algoritmo de clasificación de patrones en imágenes se divide en dos etapas: la de entrenamiento y la de 
validación. En la etapa de entrenamiento se diseña una RND para cada clase, que establece un clasificador 
binario. La función objetivo que diferencia cada clase se propone como una composición de señales 
sigmoidales ( 𝛾𝑐𝑛
=
𝑎
1+𝑒−𝑐𝑥 − 𝑑). Las leyes de aprendizaje de la red asocian los patrones a analizar de las 
imágenes con las funciones objetivo a partir de la señal de error (𝑒 = �̂� − 𝑥 ). La etapa de entrenamiento 
finaliza toda vez que se han encontrado el conjunto de pesos ideales W1,t , W2,t , V1,t , V2,t para cada clase, 
los cuales constituyen la salida de dicha etapa. El proceso de validación consiste en fijar los pesos 
obtenidos del proceso de entrenamiento y hacer pasar una un conjunto de patrones prueba. La clase a la 
cual pertenece el patrón se obtendrá a partir de la siguiente función: 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 24 
𝑐 = min {𝑒1, 𝑒2, … , 𝑒𝑛}. (2) 
Es decir, el error mínimo que produce el patrón de prueba con la función objetivo en cada clase. 
 
RESULTADOS. 
La base de datos del MNIST conta de una serie de imágenes caligráficas de los números del 0 al 9. Para 
cada clase se tienen 1000 imágenes. El preprocesamiento de las imágenes consistió en la obtención del 
perímetro y del área de cada patrón en su imagen. Estos dos valores constituyen los patrones a evaluar en 
la red. En este trabajo se clasificaron tres de las diez clases disponibles. Las funciones objetivo fueron 
seleccionadas como: 
𝛾𝐶1(𝑡) =
3.8
1 + 𝑒−1.3𝑥+8
+
3.8
1 + 𝑒−1.3𝑥+18
 (3) 
𝛾𝐶2(𝑡) =
5
1 + 𝑒−0.3𝑥+6
 (4) 
𝛾𝐶3(𝑡) =
4.5
1 + 𝑒−1.7𝑥+8
 (5) 
La figura 1 muestra los resultados obtenidos por el clasificador. El ajuste de los estados de las diferentes 
redes �̂�𝑛 con las funciones objetivo se aprecia en la Figura 1a. Las oscilaciones en los primeros instantes 
de tiempo son producto del proceso de aprendizaje. La Figura 1b muestra la variación de los pesos para 
dos clases, las imágenes que describen el número de cero y las imágenes que describen el número uno. 
La Figura 1c muestra la fase de validación para dos patrones en particular pertenecientes a la clase dos y 
a la clase tres. Se nota como el patrón perteneciente a la clase dos se ajusta mejor a la función objetivo. 
La Figura 1d se muestra el valor absoluto para un patrón de la clase dos y un patrón de la clase tres. Se 
observa como el área bajo la curva del error producido por un patrón de la clase dos, evaluado en la función 
objetivo correcta (línea continua azul) es menor que el evaluado de una clase aleatoria (línea continua roja). 
Se obtuvo un porcentaje de aciertos del 90 % utilizando el método de leave one-out [2]. 
 
Figura 1. Proceso de entrenamiento y validación del clasificador por RND de dos capaz. 
CONCLUSIONES. Se propuso un nuevo algoritmo para la clasificación de patrones a partir de redes 
neuronales diferenciales de dos capaz. Para el ejemplo mostrado en este artículo se propusierondos capaz 
de 5 neuronas, las cuales simplifican el procesamiento en comparación con redes neuronales 
convolucionales cuyo número de capaz internas y neuronas se ve incrementado. 
REFERENCIAS: 
[1] Differential neural networks for robust nonlinear control. Alexander S. Poznyak, Edgar N. Sánchez 
y Wen Yu 
[2] Pattern recognition for electroencephalographic signals based on continuous neural networks. M. 
Alfaro-Ponce, A. Arguelles, I. Chairez 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 25 
DISEÑO DE UN EXOESQUELETO ROBÓTICO BÍPEDO MÓVIL CON 
PROPORCIONES ANTROPOMÉTRICAS PARA NIÑOS MEXICANOS 
Pérez-San Lázaro R.a*, Salgado-Ramos I.b, Chairez-Oria I.a 
aUnidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología, Institutito Politécnico Nacional 
bCentro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Cómputo, Instituto Politécnico Nacional 
rsanlazaro@hotmail.com 
RESUMEN: 
El presente trabajo describe el diseño y control de un exoesqueleto robótico bípedo autónomo desarrollado 
en un ambiente virtual. El exoesqueleto fue diseñado con proporciones antropométricas de niños 
mexicanos de entre 7 y 8 años. El diseño se realizó en un software de diseño asistido por computadora a 
partir de perfiles de aluminio y actuadores lineales. El exoesqueleto propuesto cuenta con un sistema de 
locomoción tipo oruga para permitir movimientos autónomos en ambientes estructurados. Las trayectorias 
del robot bípedo fueron obtenidas a partir de un análisis biomecánico del patrón de caminata en pacientes 
sanos. Simulaciones numéricas muestran el seguimiento de trayectorias del robot a partir de un control de 
tipo proporcional integral no lineal basado en la aplicación del algoritmo Super-Twisting, el cual permitió 
hacer el seguimiento de estados de referencia con presencia limitada de sobretiros en las etapas 
transitorias. 
 
PALABRAS CLAVE: 
Exoesqueleto robótico, Locomoción tipo oruga, Control proporcional integral no lineal, Seguimiento de 
trayectorias. 
 
INTRODUCCIÓN 
La Organización Mundial de la Salud describe las discapacidades como un término que resulta de la 
interacción entre factores biológicos, sociales, ambientales y personales [1]. Durante la niñez se pueden 
realizar intervenciones que ayuden a mejorar de manera significativa la calidad de vida de las personas 
con discapacidades [2]. De acuerdo con datos del Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI), en 
México, el 64.1% de personas con discapacidad tienen problemas para caminar, subir o bajar usando sus 
piernas [3]. Actualmente, existen alternativas para tratar estas discapacidades, entre las que se encuentran 
las órtesis activas (OA). Una OA permite modificar las características estructurales y funcionales de los 
sistemas neuromuscular y esquelético [4] a partir de la reproducción de movimientos controlados por 
sistemas mecánicos. Una de las OA más extendidas y con mayor efecto sobre la salud es el exoesqueleto 
de miembros inferiores. 
 
DISEÑO E INSTRUMENTACIÓN 
Para la propuesta de las dimensiones del exoesqueleto se tomaron 
medidas antropométricas de la población mexicana reportados por la 
Universidad de Guadalajara [5]. El exoesqueleto está compuesto por 
perfiles de aluminio y cuenta con seis grados de libertad controlados por 
actuadores lineales. Está recubierto por piezas de ácido poliláctico (PLA) 
generadas a través de impresión 3D. El exoesqueleto consta de un 
sistema de tracción de tipo oruga que le permite un movimiento 
autónomo proporcional a la velocidad del ciclo de caminata. El método 
de movimiento conjunto permite el desplazamiento libre del 
exoesqueleto, mientras se lleva a cabo el proceso de movilización de las 
diferentes articulaciones de los miembros inferiores, a través de la aplicación de un control automático 
distribuido. La Figura 1 muestra el modelo generado en un software de diseño asistido por computadora 
(Solidworks) para su simulación y evaluación. 
 
CONTROLADOR AUTOMÁTICO DE SEGUIMIENTO DE TRAYECTORIA 
Las trayectorias para cada grado de libertad se obtuvieron a través de un análisis biomecánico para 
reproducir el ciclo de marcha. Se consideró un control robusto para forzar el seguimiento de trayectoria de 
cada grado de libertad a las trayectorias deseadas basado en la teoría de modos deslizantes. El control es 
una variación del algoritmo de Super-Twisting [6] definido por la siguiente expresión: 
Figura 1. Modelo del prototipo 
generado en Solidworks 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 26 
𝑢(𝑡) = −𝑘1𝜙1(𝑠) − 𝑘2 ∫ 𝜙2(𝑠(𝜏)
𝑡
0
)𝑑𝜏 (1) 
𝜙1(𝑠) = |𝑠|
1
2𝑠𝑖𝑔𝑛(𝑠) + 𝑘3|𝑠|
3
2𝑠𝑖𝑔𝑛(𝑠), 𝑘3 > 0, (2) 
𝜙2(𝑠) =
1
2
 𝑠𝑖𝑔𝑛(𝑠) + 2𝑘3𝑠 + 𝑘3
2|𝑠|2𝑠𝑖𝑔𝑛(𝑠), 𝑠 = 𝑐𝑥1 + 𝑥2 (3) 
 
En el algoritmo anterior, 𝑠 es la superficie de deslizamiento, 𝑥1, 𝑥2 son la posición y velocidad de cada 
junta y 𝑐 es una constante positiva. 
 
RESULTADOS 
La figura 2 muestra los resultados 
obtenidos en dos de los seis 
grados de libertad del sistema. La 
línea continua azul constituye la 
señal de referencia y la señal 
simulada del sistema. Nótese que 
el seguimiento de trayectorias 
obtenido por la aplicación de un 
algoritmo de control distribuido del 
tipo Super-Twisting logra, al 
menos teóricamente, el rechazo 
de perturbaciones acopladas a la dinámica de la superficie definida en términos de los errores de 
seguimiento y sus derivadas. 
CONCLUSIONES. Se realizó el diseño de un prototipo de exoesqueleto robótico controlado por 
algoritmos de modos deslizantes. Las simulaciones del control muestran un correcto seguimiento de 
trayectorias, evaluado en términos de los errores medios cuadráticos de los errores de seguimiento de 
trayectorias. 
REFERENCIAS: 
 [1] Asanuma K, Definition of the Terms ‘Medical Device’ and ‘In Vitro Diagnostic (IVD) Medical 
Device’. GHTF/SG1/N071:2012: 5-6. 
 [2] Aslam A., Mills C., Estado Mundial de la Infancia, Niñas y Niños con discapacidad (2013), 
UNICEF, ISBN: 978-92-806-4658-0 
 [3] INEGI, La discapacidad en México (2014), VIII 358 p. 28-30 
 [4] Organización Mundial de la Salud. (2017). Normas de ortoprotésica de la OMS. Organización 
Mundial de la Salud. ISBN 978-92-4-351248-8 7-8 
 [5] Ávila R., Prado R., González E. Dimensiones antropométricas de la población latinoamericana: 
México, Cuba, Colombia (2007), ISBN 978-970-27-1193-3 51-58. 
 [6] Cruz-Zavala E., Moreno A., J., Fridman, L., Adaptive gain Super-Twisting Algorithm for systems 
with growing Perturbations, Proceedings of the 18th World Congress on Automatic control. 
 
 
 
Figura 2. Gráficas correspondientes al seguimiento de trayectorias 
en la articulación de la cadera y de la rodilla, respectivamente. 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 27 
TECNICAS DE CONTROL PARA CONVERTIDORES CD-CD 
Juárez-León F. A.*, Pérez-Pinal F. J. 
Laboratorio de Innovación en Electrónica Aplicada (LIEA), 
Instituto Tecnológico de Celaya, Guanajuato, México, 
f.ale.juarez@gmail.com 
RESUMEN: 
 En este trabajo se presenta de forma resumida diversas técnicas de control empleadas en 
convertidores CD-CD. Como se sabe, un convertidor CD-CD convierte un voltaje de entrada continuo a 
otro de mayor o menor magnitud. Adicionalmente, estos dispositivos deben operar bajo un esquema de 
control en lazo cerrado que compense: perturbaciones en el voltaje de alimentación, cambios de carga, 
etc. En la literatura se han reportado numerosas técnicas de control, algunas de ellas son: control clásico, 
control por histéresis, control por retroalimentación de estados, modos deslizantes, control difuso, entre 
otras. Cada una de estas técnicas cuenta con una serie de ventajas y desventajas con respecto a las otras. 
PALABRAS CLAVE: Convertidor CD-CD, técnicas de control, espacio de estados. 
DESCRIPCION DE LAS TECNICASDE CONTROL: 
 Como se ha descrito, un convertidor de potencia debe ser capaz de operar bajo un esquema de 
control en lazo cerrado, es decir, una estructura en la cual se sensen las variables de voltaje y/o corriente 
de interés y, en base a éstas, tomar una acción específica. La primera técnica de control es el control 
clásico. El control clásico por lo general se enseña a nivel licenciatura en la carrera de ingeniería 
electrónica en dos dominios: el dominio del tiempo y el dominio de la frecuencia. Para emplear el control 
clásico en un convertidor CD-CD (o para cualquier convertidor de potencia) es necesario contar con las 
funciones de transferencia del convertidor en cuestión. Para determinar dichas funciones de transferencia 
uno de los métodos con mayor formalidad matemática es el modelado en espacio de estados [1]. Una vez 
que se cuenta con estas expresiones, es posible diseñar un controlador clásico ya sea empleando el lugar 
geométrico de las raíces (LGR) o mediante diagramas de Bode (dominio de la frecuencia). En el ámbito 
de la electrónica de potencia se prefiere el uso de los diagramas de Bode debido a que proporcionan mayor 
información acera del comportamiento del convertidor, además de mostrar claramente dos parámetros de 
estabilidad: el margen de ganancia y el margen de fase [2]. De tal forma, los controladores que se pueden 
implementar son: los proporcionales (P), proporcional-integral (PI) y proporcional-integral-derivativo (PID). 
Donde el más utilizado es el PI debido a que asegura un error cero en estado estable, es decir, hace que 
el convertidor regule adecuadamente hasta alcanzar la referencia de voltaje deseado. Implementar este 
tipo de controladores es bastante sencillo (tanto de forma analógica como digital). 
 Por otro lado, el control por histéresis es una técnica cuya base matemática es bastante simple. 
Consiste en establecer dos bandas (conocidas como bandas de histéresis), ya sea de voltaje y/o corriente 
y cuyo objetivo es mantener las variables en un rango conocido. Por ejemplo, cuando la corriente en uno 
de los inductores de un convertidor cruza una de las bandas de histéresis, el control decide si prender o 
apagar la señal de gobierno de cada transistor en el convertidor. La desventaja que presenta esta técnica 
es que la frecuencia de conmutación de los transistores es variable y depende de las bandas de histéresis. 
Esta variabilidad de frecuencia puede provocar un aumento en las pérdidas por conmutación de los 
semiconductores, lo cual no es conveniente para el convertidor [3]. Una ventaja que tiene este tipo de 
control es su facilidad de implementación. 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 28 
 Otra técnica de control ampliamente estudiada y aplicada a los convertidores CD-CD es el control 
por retroalimentación de estados. Esta técnica de control moderno, consiste en retroalimentar todos los 
estados (voltajes en capacitores y corrientes en inductores) del convertidor de potencia, multiplicarlos por 
ciertas ganancias y sumarlos entre ellos mismos; esto, con el objetivo de obtener una dinámica deseada 
[4]. La base matemática para implementar un control de este tipo requiere tener conocimientos 
intermedios-avanzados de álgebra lineal y saber determinar la dinámica de sistemas estables de n-ésimo 
orden. En adición, su implementación física es relativamente sencilla. 
 Finalmente, el control por modos deslizantes es una técnica de control no lineal propuesta desde 
la década de los 50s y popularizada por el ingeniero ruso Vadim Utkin [5]. La base matemática para este 
tipo de control es compleja y un tanto abstracta a comparación de las anteriores. Para implementar un 
controlador por modos deslizantes es necesario obtener una representación en espacio de estados de un 
sistema de estructura variable (como lo son los convertidores CD-CD), determinar una superficie 
deslizamiento (ley de control) y verificar la estabilidad (condición de alcance) [6,7]. El control por modos 
deslizantes, al ser no lineal, tiene la capacidad de: estabilizar sistemas no lineales que no pueden ser 
estabilizados por otras técnicas de control, proveer un error en estado estable cercano a cero, reducir el 
orden de la planta a controlar, exhibir mejor seguimiento de la referencia y gran robustez ante variaciones 
en los parámetros de la planta y ante perturbaciones externas. 
[1] S. Ang, “Power-Switching Converters, Second Edition.” p. 18, 2005. 
[2] R. Erickson and D. Maksimovic, Fundamentals of power electronics, Second Edi. Springer, 2001. 
[3] O. Ruíz, “Control híbrido de rectificadores modulados en ancho de pulso,” Instituto Potosino de 
Investigación Científica y Tecnológica, A.C., 2017. 
[4] J. Ramírez and J. Beristáin, Electrónica de potencia: modelado y control de convertidores cd-cd, 
1st ed. Pearson, 2016. 
[5] W. Perruquetti and J. Barbot, Sliding Mode Control in Engineering. New York: Marcel Dekker, Inc., 
2002. 
[6] J. A. Fernando, V. F. Pires, S. Ferreira, and J. Dion, “Advanced control methods for power 
electronics systems,” Math. Comput. Simul., vol. 63, no. 3–5, pp. 281–295, 2003. 
[7] S. Chong and Y. Ming, Sliding Mode Control of Switching Power Converters. CRC Press, 2012. 
 
 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ AVANCES EN CIRCUITOS Y SISTEMAS 2019 
ISBN: 978-607-535-119-3 Página 29 
SISTEMA AUTOMATIZADO DE ROCÍO PIROLÍTICO ULTRASÓNICO PARA LA 
SÍNTESIS DE PELÍCULAS DELGADAS DE ÓXIDOS METÁLICOS 
Cruz-Jiménez G.*, Aguilera-Gomez B.1, Barraza-Madrigal J. A.1, Guzmán Rodríguez I. C.1 Chairez Oria I.2 
1Escuela Superior de Ingeniería Química Industrial e Industrias Extractivas - Instituto Politécnico Nacional 
2Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología - Instituto Politécnico Nacional 
 
RESUMEN. 
Este trabajo reporta el desarrollo de un dispositivo automático que genera una forma controlada del 
proceso de rocío pirolítico ultrasónico (RPU) para deposición de óxidos metálicos. El desarrollo del sistema 
automatizado incluyó la instrumentación electrónica y el desarrollo del controlador para movilizar el difusor 
de tal forma que las películas obtenidas tengan un espesor y tamaño de grano homogéneo. El sistema 
comprende el desarrollo de los elementos estructurales, mecánicos y electrónicos que permitieron el 
funcionamiento controlado del proceso RPU. El sistema de control permite ajustar la velocidad de rocío, el 
tiempo de rocío por ciclos predefinidos y formas de trayectorias de referencia. El uso de una interfaz gráfica 
permite al usuario ajustar estos parámetros de forma independiente. El sistema RPU se utilizó para crear 
películas delgadas de óxido de cerio con espesores menores a 25 nm. Estas películas pueden ser 
utilizadas en procesos de descontaminación de aguas residuales a través del proceso de ozonación 
catalítica. 
PALABRAS CLAVES: Rocío pirolítico ultrasónico, deposición de óxidos metálicos, Películas delgadas, 
Automatización, Interfaz de usuario. 
INTRODUCCIÓN. 
La contaminación del agua es un problema que se ha agravado con el tiempo, dada la presencia de 
compuestos orgánicos utilizados en la industria química, ocasionando daños al ambiente y a los mantos 
acuíferos. Debido a la toxicidad de estas moléculas, se ha enfatizado la búsqueda de procesos que 
permitan su degradación. El tratamiento de agua con ozonación catalítica es un proceso eficiente en la 
mineralización de compuestos recalcitrantes [1-3]. Sin embargo, dicho proceso conlleva altos costos de 
producción y recuperación del catalizador, al requerir de un método adicional de separación que no 
siempre es eficiente. Una opción es el uso de catalizadores inmovilizados en soportes planos, tubulares, 
etc. Una de las formas más empleadas para inmovilizar catalizadores es generar placas planas y delgadas 
del mismo catalizador. El uso de películas delgadas utilizadas como catalizadores