Re is a Ibe oame icana de Au omá ica e In o má ica indus ial 10 (2013) 240–244
© 2013 CEA. Publicado po Else ie España, S.L. Todos los de echos ese ados
h p://dx.doi.o g/10.1016/j. iai.2013.03.015
Resul ados del Concu so de Ingenie ´
ıa de Con ol 2012 y Con oca o ia 2013.
1. Edici´
on 2012
El Concu so en Ingenie ´
ıa de Con ol 2012, Con ol au ´o-
nomo del seguimien o de ayec o ias de un eh´ıculo cua i o-
o o ganizado po el Comi ´
e Espa˜
nol de Au om´
a ica, se desa-
oll´
o en a ias ases seg´
un se indica en las bases que se pueden
encon a en la web: h p://www.ceau oma ica.es/og/ingenie ia-
de-con ol/benchma k-2011-2012. Como obje i o gene al del
concu so, se buscaba o ece a los es udian es de ingenie ´
ıa de
con ol un p oblema de con ol que ep oduzca un sis ema eal,
complejo, median e el cual pudie an e o za los conocimien os
adqui idos en las clases de ingenie ´
ıa de con ol. El p oblema
plan eado obligaba al alumno a pasa po odas las e apas nece-
sa ias pa a el desa ollo e implemen aci´
on del con ol de un p o-
ceso. El alumno deb´
ıa ob ene un modelo din´
amico del sis ema,
pa a ello se le suminis a on da os expe imen ales e in o ma-
ci´
on b´
asica del uncionamien o del p oceso. No se impusie on
es icciones en el ipo de modelo ni en la o ma de ob ene lo
(bien po modelado, bien po iden ificaci´
on expe imen al o po
una combinaci´
on de ambas). Una ez desa ollado el modelo,
se deb´
ıa abo da la ase de selecci´
on y ajus e de un con olado .
Tampoco en es e aspec o se es ingi´
o el ipo de es uc u a de
con ol a implemen a y se dej´
o a elecci´
on de cada pa icipan-
e. El desa ollo deb´
ıa se alidado en simulaci´
on, po an o e a
necesa io implemen a el con olado en Ma lab c
/Simulink c
.
Es a p ime a ase, ealizada ´
ın eg amen e con simulado es y u i-
lizando Ma lab c
/Simulink c
, finaliz´
o con la en ega de un mo-
delo, un con olado y un documen o en o ma o a ´
ıculo b e e
con la desc ipci´
on de los abajos ealizados y esul ados ob e-
nidos.
La siguien e ase co esponde a la implemen aci´
on eal. Ca-
da equipo u o que implemen a , en la pla a o ma suminis a-
da po la o ganizaci´
on T ackD one Li e c
, (Ga c´
ıa-Nie o e al.,
2012) el con olado desa ollado en la ase an e io . En la ase
final, la implemen aci´
on p esen ada se some i´
o a una ba e ´
ıa de
p uebas. El desa ollo adecuado del concu so exigi´
o al alumno,
po medio de un ap endizaje basado en p oblemas, la in eg a-
ci´
on de conocimien os en din´
amica, modelado, iden ificaci´
on y
con ol as´
ı como el desa ollo de habilidades pa a el abajo en
equipo.
Como obje i o adicional es e concu so p e end´
ıa se , adem´
as
de una he amien a docen e, una pla a o ma pa a inc emen a la
Figu a 1: ARD one y pabell´
on donde se e ec u´
o la ase final del CIC 2012 en
la Uni e sidad de Vigo.
isibilidad del ´
a ea de la ingenie ´
ıa de sis emas en e la comu-
nidad uni e si a ia.
Figu a 2: Bloque de con ol pa a el CIC2012. Los pa icipan es, a pa i de
posici´
on y elocidad, ob u ie on un modelo y desa olla on un con olado pa a
seguimien o de ayec o ias.
2. P opues as P esen adas
En la insc ipci´
on inicial pa icipa on un o al de 22 equipos
de los cuales 16 p esen a on p opues as a la ase de simula-
ci´
on del concu so, p o enien es de 12 uni e sidades en 4 pa´
ıses
(Espa˜
na, B asil, Colombia y M´
exico). Las uni e sidades pa i-
cipan es (algunas con a ios equipos) ue on: Uni . Poli ´
ecnica
de Mad id (ES), Uni . de les Illes Balea s (ES), Uni . de Se illa
(ES), Uni . Poli `
ecnica de Val`
encia (ES), Uni . Poli `
ecncia de
Ca alunya (ES), Uni . Au `
onoma de Ba celona (ES), Uni . Pon-
ificia Boli a iana (CO), Uni . Fede al de San a Ca a ina (BR),
Documen o desca gado de h p://h p://www.else ie ciencia.es el 16/04/2013. Copia pa a uso pe sonal, se p ohíbe la ansmisión de es e documen o po cualquie medio o o ma o.
X. Blasco e al. / Re is a Ibe oame icana de Au omá ica e In o má ica indus ial 10 (2013) 240–244 241
Tabla 1: P e e encias pa a el modelo iden ificado (Fase 1) del CIC2012
←AD →←D→←T→←I→←AI →
Al amen e Al amen e
Deseable Deseable Tole able Indeseable Indeseable
Obje i o J0
iJ1
iJ2
iJ3
iJ4
iJ5
i
Dis ancia x(k) Media (m) 0 0.20 0.60 1.00 1.50 2.50
Dis ancia y(k) Media (m) 0 0.20 0.60 1.00 1.50 2.50
Dis ancia x(k) M´
axima (m) 0 0.50 1.80 3.50 5.50 8.00
Dis ancia y(k) M´
axima (m) 0 0.50 1.80 3.50 5.50 8.00
Uni . de Vigo (ES), Uni . de La Rioja (ES), Uni . Complu ense
de Mad id (ES) y Uni . Michoacana de San Nicolas de Hidalgo
(MX).
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
−20
0
20
x
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
−5
0
5
x
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
−20
0
20
y
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
−5
0
5
y
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
−1
0
1
Re Pi ch
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
−1
0
1
Re Roll
sec
Figu a 3: Secuencia de acciones de con ol empleadas en la ase de e aluaci´
on
del modelo.
Du an e dicha ase, Los obje i os espec´
ıficos ue on:
1. Ob ene un modelo que ep oduzca lo mejo posible el
compo amien o din´
amico de las a iables de posici´
on x
eydel eh´
ıculo an e cambios en las a iables manipula-
das (las e e encias Re Pi ch yRe Roll). Los da os su-
minis ados a los pa icipan es se ob u ie on de ensayos
sob e un modelo no-lineal del p oceso con el que pos e-
io men e se e alua ´
ıa la calidad del modelo p esen ado.
2. Ob ene un con olado que, con las medidas disponibles
x,y, x y y (posiciones y elocidades), ac ´
ue sob e las
a iables manipuladas Re Pi ch yRe Roll, pa a conse-
gui el mejo seguimien o posible de ayec o ias sob e el
plano xy. La e aluaci´
on del con olado se ealiz´
o am-
bi´
en con el modelo no-lineal del p oceso.
−6 −4 −2 0 2 4 6 8 10 12 14
−2
0
2
4
6
8
10
12
X
Y
Figu a 4: Respues a espacial del Modelo No Lineal empleado en la e aluaci´
on
de los modelos.
Pa a acili a los abajos de los pa icipan es se suminis-
a on unas unciones Ma lab c
/Simulink c
que ep oducen el
p oceso de e aluaci´
on. M´
as in o maci´
on al espec o puede se
consul ada en Blasco e al. (2012).
2.1. Fase de iden ificaci´on
Di e en es ipos de p opues as ue on empleadas pa a cons-
ui un modelo del ARD one con los da os suminis ados:
Hamme s ein (5)
Wiene -Hamme s ein (2)
Funciones de ans e encia (4)
Sis ema de In e encia bo oso (1)
Espacio Es ado (1)
Documen o desca gado de h p://h p://www.else ie ciencia.es el 16/04/2013. Copia pa a uso pe sonal, se p ohíbe la ansmisión de es e documen o po cualquie medio o o ma o.
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Redes Neu onales (2)
LTI y modelo ´
ısico (1)
Los da os usados pa a la e aluaci´
on se son los que se mues-
an en las figu as 3 y 4. Pa a es a ase del concu so, se em-
ple´
o la abla de p e e encias 1. Al e alua el endimien o de las
p opues as suminis adas, se ob iene la dis ibuci´
on en las zonas
de p e e encias de la Tabla 2.
Tabla 2: Dis ibuci´
on en los angos de p e e encias pa a cada una de las es a-
egias de modelado empleadas.
Obje i o J1 J2 J3 J4
Hamme s ein 1 DDDD
Hamme s ein 2 T D T D
Hamme s ein 3 TTTT
Hamme s ein 4 AI T AI T
Hamme s ein 5 T D T D
Wiene -Hamme s ein 1 TTTT
Wiene -Hamme s ein 2 I D T D
Funci´
on de T ans e encia 1 AI I I I
Funci´
on de T ans e encia 2 D T T T
Funci´
on de T ans e encia 3 ITIT
Funci´
on de T ans e encia 4 D T D I
Sis ema Bo oso ITIT
Espacio Es ado T T I D
Red Neu onal 1 AI AI AI AI
Red Neu onal 2 T AI T AI
LTI y modelo ´
ısico T D T T
Se puede ap ecia que no hay sesgo hacia una ´
ecnica de
modelado en pa icula . Lo an e io hace pensa que la di e-
encia adica en la expe iencia en el uso de cada ´
ecnica y su
u ilizaci´
on con c i e io.
2.2. Fase de Con ol
Las es a egias empleadas pa a la ase de con ol ue on:
P, PID, PD (9)
Regulado Cuad ´
a ico (2)
Funciones de an e encia (2)
Con olado Bo oso (2)
Red Neu onal (1)
Un o al de 9 equipos usa on una a qui ec u a con capa su-
pe io de con ol, pa a da a amien o a la consigna de los con-
olado es y ga an iza el seguimien o de la ayec o ia lineal
en e pun os waypoin s.
La ayec o ia u ilizada pa a la e aluaci´
on de los dis in os
con olado es p esen ados se mues a en la figu a 5. Pa a es a
ase se u iliz´
o la abla de p e e encias 3. Al e alua el endi-
mien o de las p opues as suminis adas, se log a la dis ibuci´
on
en las zonas de p e e encias de la Tabla 4.
Se puede no a que el iempo (J3) ha sido el eque imien-
o que m´
as ´
acilmen e los pa icipan es han log ado sa is ace ,
−15 −10 −5 0 5 10 15
−5
0
5
10
15
20
25
x
y
Tiempo del eco ido: 269.28 segundos.
Figu a 5: T ayec o ia empleada pa a la e aluaci´
on del con olado .
Tabla 4: Dis ibuci´
on en los angos de p e e encias con espec o a las es a egias
de con ol empleadas.
Obje i o J1 J2 J3
P, PID, PD 1 D D D
P, PID, PD 2 D D T
P, PID, PD 3 I AI T
P, PID, PD 4 I AI I
P, PID, PD 5 AI AI I
P, PID, PD 6 MPC D D T
P, PID, PD 7 GAIN T AI T
P, PID, PD 8 MPC T AI T
P, PID, PD 9 D T T
Regulado Cuad ´
a ico 1 I AI T
Regulado Cuad ´
a ico 2 T T T
Funci´
on de ans e encia 1 I AI T
Funci´
on de ans e encia 2 D T T
Sis ema Bo oso 1 T AI T
Sis ema bo oso 2 T D T
Red Neu onal AI AI I
mien as que el e o m´
aximo (J2) el m´
as complicado. No hay
suficien es p opues as de o as ´
ecnicas di e en es de PID pa a
alo a si exis e sesgo en el endimien o del con olado hacia
una ´
ecnica en pa icula . Sin emba go, los 6 p ime os pues os
han sido pa a equipos que han empleado una capa supe io de
con ol, pa a el a amien o de las consignas de con ol.
3. Fase Final del Concu so
Un o al de 8 equipos, de seis uni e sidades y dos pa´
ıses,
asis ie on a la final celeb ada en la Uni e sidad de Vigo. La
Documen o desca gado de h p://h p://www.else ie ciencia.es el 16/04/2013. Copia pa a uso pe sonal, se p ohíbe la ansmisión de es e documen o po cualquie medio o o ma o.
X. Blasco e al. / Re is a Ibe oame icana de Au omá ica e In o má ica indus ial 10 (2013) 240–244 243
Tabla 3: P e e encias pa a la ase de con ol (Fase 1) del CIC2012
←AD →←D→←T→←I→←AI →
Al amen e Al amen e
Deseable Deseable Tole able Indeseable Indeseable
Obje i o J0
iJ1
iJ2
iJ3
iJ4
iJ5
i
Dis ancia Media (m) 0 0.05 0.30 0.60 1.00 2.00
Dis ancia M´
axima (m) 0 0.30 1.20 2.00 4.00 8.00
Tiempo de Reco ido (seg) 0 1,3 min 1,7 min 3,0 min 6,0 min 12 min
uni e sidades ep esen adas ue on: Uni . Poli ´
ecnica de Ma-
d id (ES), Uni . Poli `
ecnica de Val`
encia (ES), Uni . Au `
onoma
de Ba celona (ES), Uni . Fede al de San a Ca a ina (BR), Uni .
de Vigo (ES) y Uni . de La Rioja (ES).
Los obje i os espec´
ıficos de la ase final ue on:
1. Implemen a el con olado p opues o du an e la ase de
simulaci´
on del concu so. Se penaliz´
o al equipo que em-
plea a un con olado dis in o.
2. Valida las p es aciones del con olado en p uebas eales
con el equipo suminis ado po el comi ´
e o ganizado
Pa a acili a el abajo de la implan aci´
on de los algo i -
mos de con ol, se p opo cion´
o a los pa icipan es la pla a o -
ma T ackD one Li e, Ga c´
ıa-Nie o e al. (2012). La aplicaci´
on
T ackD one Li e1, pe mi e ans o ma el cua i o o en una
pla a o ma ideal pa a la docencia y la in es igaci´
on en el ´
ambi-
o uni e si a io. T ackD one Li e pe mi e implemen a , simu-
la y es ea cualquie ipo de algo i mo de con ol, des inado
al seguimien o de ayec o ias de mane a au ´
onoma. Po an o,
T ackD one Li e pe mi e ans o ma los cua i o o es en pe-
que˜
nos eh´
ıculos au ´
onomos no ipulados (UAVs). La aplica-
ci´
on desa ollada pe mi e con ola el ARD one an o en modo
manual como au om´
a ico desde cualquie PC Windows con co-
nexi´
on WIFI, pe mi iendo que cualquie usua io pueda u iliza
la aplicaci´
on en equipos po ´
a iles o de sob emesa.
La ase final del concu so se di idi´
o en una sesi´
on de en-
enamien os pa a calib aci´
on de con olado es con los equipos
suminis ados po el comi ´
e o ganizado . As´
ı mismo, se e i-
fic´
o que las es uc u as de con ol ue an las mismas.
En la segunda sesi´
on se desa oll´
o la final p opiamen e di-
cha. Se some i´
o cada p opues a a un uelo au ´
onomo con es
ARD ones di e en e ob eni´
endose una pun uaci´
on po cada en-
sayo ( es en o al). Se conside ´
o el p omedio de las dos mejo es
pun uaciones pa a designa una alo aci´
on gene al del endi-
mien o de cada pa icipan e. La u a usada pa a e alua en el
concu so se mues a en la figu a 6.
T as la e aluaci´
on final, se concedie on es p ime os luga-
es:
1. Equipo VIGO-1, Uni e sidad de Vigo (Con olado PD
con in e polado de ayec o ia).
2. Equipo VIGO-2, Uni e sidad de Vigo (Regulado Cuad ´
a i-
co con in e polado ).
1Lib e pa a desca ga en h p:// iune .up .es/handle/10251/16427
Figu a 6: Cap u a de pan alla de T ackD one Li e donde se mues a la ayec o-
ia empleada en la e aluaci´
on final.
3. Equipo ETSII-UPM, Uni e sidad Poli ´
ecnica de Mad id
(Con olado es PID con ges o de ayec o ia).
3.1. Cobe u a en medios y Di usi´on
Pues o que un obje i o adicional del concu so e a el de in-
c emen a la isibilidad del ´
a ea en e la comunidad uni e si a-
ia se u iliza on los canales de di usi´
on m´
as adecuados pa a ha-
ce llega la expe iencia. La ase final del concu so ue cubie a
po medios de comunicaci´
on en di ec o ( e ansmisi´
on ia web
po UVigo-TV) as´
ı como po medio de las edes sociales. Un
ideo esumiendo los abajos de la ase final del concu so pue-
de se consul ado en: h p://you u.be/uWYa wnze-A.
El concu so man iene su cuen a en acebook (h p://www.
acebook.com/Concu soIngenie iaDeCon ol), donde los
pa icipan es pueden in e cambia comen a ios y consul a in-
o maci´
on del concu so, ela i a a la edici´
on 2012 y la p ´
oxima
edici´
on 2013.
Documen o desca gado de h p://h p://www.else ie ciencia.es el 16/04/2013. Copia pa a uso pe sonal, se p ohíbe la ansmisión de es e documen o po cualquie medio o o ma o.
244 X. Blasco e al. / Re is a Ibe oame icana de Au omá ica e In o má ica indus ial 10 (2013) 240–244
Tabla 5: P e e encias pa a la ase de con ol (Fase 1) del CIC 2013
←AD →←D→←T→←I→←AI →
Al amen e Al amen e
Deseable Deseable Tole able Indeseable Indeseable
Obje i o J0
iJ1
iJ2
iJ3
iJ4
iJ5
i
Dis ancia Media (m) 0 0.05 0.10 0.15 0.25 0.50
Dis ancia M´
axima (m) 0 0.10 0.15 0.25 0.50 1.00
Tiempo de Reco ido (seg) min 2,0 min 2,5 min 4,0 min 5,0 min 9,0 min
4. Concu so Ingenie ´
ıa de Con ol 2013
Dado el ´
exi o en pa icipaci´
on ob enido en es a edici´
on del
CIC, se p opone el mismo modelo gene al pa a su edici´
on 2013.
La documen aci´
on ´
ecnica, as´
ı como pla a o mas de abajo pue-
den se desca gadas desde h p://www.ceau oma ica.es/
og/ingenie ia-de-con ol/benchma k-2012-2013
Se e ec ´
uan unas lige as modificaciones al concu so, a fin
de mejo a lo y con inua alcanzando sus obje i os a ni el edu-
ca i o:
La Fase de Simulaci´
on. Se conside a aho a el ama˜
no de
la sala en el simulado p o is o.
La Fase de Implemen aci´
on no cambia sal o que se op-
e, m´
as adelan e, po usa el ARD one2 en cuyo caso se
ac ualiza ´
a la pla a o ma de implemen aci´
on.
El sis ema de e aluaci´
on es el mismo, basado el las p e-
e encias es ablecidas po lo m´
e odos basados en physi-
cal p og amming (Messac. (1996), Sanchis e al. (2010)).
La ma iz de p e e encia pa a la ase de iden ificaci´
on no
a ´
ıa espec o de la edici´
on an e io ( e Tabla 1, pe o la
ma iz de p e e encias pa a la ase de con ol su e algu-
nas a iaciones ( e Tabla 5).
Re e encias
Blasco, X., Ga c´
ıa-Nie o, S., Reynoso-Meza, G., 2012. Con ol au ´
onomo del
seguimien o de ayec o ias de un eh´
ıculo cua i o o . simulaci´
on y e a-
luaci´
on de p opues as. Re is a Ibe oame icana de Au om´
a ica e In o m´
a ica
Indus ial 9, 194 – 199.
Ga c´
ıa-Nie o, S., Blasco, X., Sanchiz, J., He e o, J., Reynoso-Meza, G.,
Ma ´
ınez, M., 2012. T ackd one li e. Riune : h p://hdl.handle.ne /
10251/16427.
Messac., A., 1996. Physical p og amming: effec i e op imiza ion o compu-
a ional design. AIAA Jou nal 34 (1), 149 – 158.
Sanchis, J., Ma ´
ınez, M. A., Blasco, X., Reynoso-Meza, G., 2010. Modelling
p e e ences in mul iobjec i e enginee ing design. Enginee ing Applica ions
o A ificial In elligence 23, 1255 – 1264.
E a a
En la figu a 8 del a ´
ıculo ´
ecnico desc ip i o de la edici´
on
2012 (Blasco e al. (2012)) exis e una e a a: las e ique as de
la imagen que acompa˜
nan a las definiciones de clase de gpp
han de se modificadas. La figu a 7 mues a la g ´
afica con las
e ique as co egidas.
Figu a 7: Funci´
on de clase p opues a.
Ag adecimien os
Es e abajo ha sido ealizado pa cialmen e g acias al apoyo
del Minis e io de Ciencia e Inno aci´
on (Gobie no de Espa˜
na)
median e la Acciones Complemen a ias DPI2010-12026-E y
DPI2011-15857-E, y la Uni e si a Poli `
ecnica de Val`
encia a
a ´
es de la beca UPV-FPI-2010/19.
Xa ie Blasco
[email p o ec ed].es
Gilbe o Reynoso-Meza
gil eyme@up .es
Se gio Ga c´
ıa-Nie o
[email p o ec ed].es
Ins i u o Uni e si a io de Au om´
a ica e In o m´
a ica Indus ial
Uni e si a Poli `
ecnica de Val`
encia
Espa˜
na
Documen o desca gado de h p://h p://www.else ie ciencia.es el 16/04/2013. Copia pa a uso pe sonal, se p ohíbe la ansmisión de es e documen o po cualquie medio o o ma o.