Pablo Ñañez | Universidad de los Andes (Colombia) (original) (raw)

Hybrid Systems by Pablo Ñañez

We investigate the invariance properties of a class of switched systems where the value of a swit... more We investigate the invariance properties of a class of switched systems
where the value of a switching signal determines the current mode of operation
(among a finite number of them) and, for each fixed mode, its dynamics are described
by a Differential Algebraic Equation (DAE). Motivated by the lack of
invariance principles of switched DAE systems, we develop such principles for
switched DAE systems under arbitrary and dwell-time switching. By obtaining
a hybrid system model that describes the switched DAE system, we build from
invariance results for hybrid systems the invariance principles for such switched
systems. Examples are included to illustrate the results.

Proceedings of the 2015 American Control Conference (ACC)

We investigate the invariance properties of a class of switched systems in which the value of a s... more We investigate the invariance properties of a class
of switched systems in which the value of a switching signal
determines the current mode of operation (among a finite
number of them) and, for each fixed mode, its dynamics
are described by a Differential-Algebraic Equation (DAE).
Motivated by the lack of invariance principles for such systems,
we develop such principles for switched DAE systems under
arbitrary and dwell-time switching. By obtaining a hybrid
system model that describes the switched DAE system, we
build from invariance results for hybrid systems and generate
invariance principles for such switched systems. Examples are
included to illustrate the results.

2014 Summer Simulation Multi-Conference (SummerSim'14)

In this paper, the symbolic simulation of hybrid dynamical systems is studied and an algorithm to... more In this paper, the symbolic simulation of hybrid dynamical
systems is studied and an algorithm to compute symbolic solutions
for such systems is presented. The tasks to perform
such simulations are introduced and an algorithm to symbolically
calculate a solution to a hybrid system is presented.
The symbolic representation allows the proposed simulator
to calculate the actual solution to the system. Benefits and
drawbacks of symbolic simulation with respect to the numerical
approach are presented. These statements are supported
and illustrated in several examples throughout the paper.

Proceedings of the 2014 American Control Conference

In this paper, we consider dynamical systems with multiple modes of operation and state jumps. Wi... more In this paper, we consider dynamical systems with
multiple modes of operation and state jumps. Within each
mode, the dynamics are given by linear differential-algebraic
equations (DAEs). State jumps can occur when in a fixed mode
as well as when transitioning between modes. We refer to this
class of hybrid systems as hybrid DAEs. Motivated by the lack
of results to study invariance properties of nonsmooth DAE
systems, we characterize the properties of the omega limit set of
solutions to these systems and propose an invariance principle.
To this end, we employ results allowing for decomposition of
DAEs (and switched DAEs) into the so-called quasi-Weierstrass
form and for the study of invariance of hybrid inclusions. The
results are illustrated in examples.

Proceedings of Hybrid Systems: Computation and Control Conference, 101--106.

This paper describes the Hybrid Equations (HyEQ) Toolbox implemented in Matlab/Simulink for the s... more This paper describes the Hybrid Equations (HyEQ) Toolbox implemented in Matlab/Simulink for the simulation of hy- brid dynamical systems. This toolbox is capable of comput- ing approximations of trajectories to hybrid systems given in terms of differential and difference equations with con- straints, called hybrid equations. The toolbox is suitable for the simulation of hybrid systems with different type of trajectories, including those that are Zeno and that have multiple jumps at the same instant. It is also capable of simulating hybrid systems without inputs, with inputs, as well as interconnections of hybrid systems. The structure, components, and usage of the simulation scripts within the toolbox are described. Examples are included to illustrate the main capabilities of the toolbox.

Urban Traffic Systems by Pablo Ñañez

Proceedings of the VIII Congreso Asociación Colombiana de Automática (ACA), Apr 1, 2009

"Se presenta un algoritmo bioinspirado en el forrajeo social para control de tráfico urbano. El a... more "Se presenta un algoritmo bioinspirado en el forrajeo social para control de tráfico urbano. El algoritmo busca solucionar el problema de asignación de tiempos de verde en una intersección sencilla. Primero, se presentan los resultados obtenidos utilizando el algoritmo evolutivo para una intersección particular. Luego, se plantea un modelo haciendo uso de los replicator dynamics para modelar el comportamiento del algoritmo evolutivo y de un modelo inspirado en flujo de fluidos para modelar el comportamiento del tráfico. Finalmente, se analizan las trayectorias del sistema controlado y se comparan con los resultados obtenidos con el algoritmo bioispirado.
"

12th IFAC Symposium on Control in Transportation Systems (2009), Sep 2, 2009

Green time allocation scheduling for a single road traffic intersection is a dynamic resource all... more Green time allocation scheduling for a single road traffic intersection is a dynamic resource allocation problem. In nature, a similar problem is found when animals need to allocate themselves across habitats. For instance, honeybees allocate more animals where there are more resources, when they are foraging for food. Based on these foraging ideas, we introduce a novel adaptive traffic light control strategy. The analogies between the two problems are discussed, and the proposed algorithm is compared with an optimal fixed-time controller. This bioinspired algorithm solves the green time allocation problem without the use of traffic models. This makes the solution feasible for a large-scale network. We also show on simulations, how an equilibrium state is reached under saturation and no saturation conditions.

Urban Traffic Control and Simulation: Literature Review, May 2009

Las condiciones actuales de la movilidad en Colombia generan interrogantes acerca de qué tan apro... more Las condiciones actuales de la movilidad en Colombia generan interrogantes acerca de qué tan apropiadas son las estrategias de control de tráfico aplicadas en las redes urbanas del país. Con esto en mente, se plantea una revisión de las estrategias de control y plataformas de simulación de sistemas de tráfico más utilizadas en Colombia y en otras partes del mundo; con el propósito de caracterizar el nivel de desarrollo del país en el estudio e implementación de estrategias de control de tráfico urbano y, posteriormente, formular propuestas orientadas hacia la mejora de la movilidad urbana en el país.

Colombian IEEE workshop of robotics and automation, Aug 13, 2008

Se presenta un algoritmo de control para tráfico urbano basado en un modelo biológico de forraje ... more Se presenta un algoritmo de control para tráfico urbano basado en un modelo biológico de forraje social. La asignación de tiempos en los sistemas de control de tráfico tiene una gran similitud con el problema de asignación de abejas obreras en varios hábitats. Se analizan las analog ́ıas entre los dos problemas y se plantea un ejemplo que da solución a la asignación de tiempos de fase para una intersección sencilla, y se comprueba la emergencia de un “ideal free distribution” (IFD) en escenarios de saturación y no saturación de la intersección.

Water by Pablo Ñañez

Proceedings of the XXV Congreso Latinoamericano de Hidráulica, Sep 9, 2012

""Para la simulación de la hidráulica, de la calidad del agua y del estado ecológico de un hid... more ""Para la simulación de la hidráulica, de la calidad del agua y del estado ecológico de un hidrosistema conformado por un río, una ciénaga y un caño que los conecta, es necesario utilizar un software diferente para simular cada uno de éstos.Esto dificulta poder establecer las interacciones de los tres cuerpos de agua, simultáneamente.
Algunas herramientas computacionales como el modelo ELCOM Y CAEDYM, han sido utilizados paraevaluar la dinámica del transporte de Fósforo y Nitrógeno en la ciénaga de Ayapel. El modelo ELCOM se utiliza para simular las condiciones hidrodinámicas y el modelo CAEDYM para simular la cadena trófica (Restrepo, et al., 2006).Por otra parte se encuentra un modelo hidrodinámico y de calidad del agua, integrado con un modelo ecológico, realizado en el río Cauca. Para el primer caso utilizaron el modelo Mike 11 y para el segundo un modelo estadístico, con los resultados de este último obtuvieron variables para determinar el estado ecológico del río (Holguin, et al., 2009).
Los estudios citados anteriormente se simularon unicamente para un río y una ciénaga. Sin embargo en algunos sistemas naturales estos dos cuerpos de agua se unen mediante un caño de interconexión conformando así un solo hidrosistema. En un estudio realizado en la Ciénaga Grande de Santa Marta, el cual se basa en un modelo de balance hídrico,se presenta la interacción de éstos tres cuerpos de agua, representados por los flujos de interconexión (Díaz-Granados, et al., 2001).
En los anteriores estudios, hubo la necesidad de utilizar software y modelos independientes para poder simular la hidrodinámica, la calidad del agua y la ecología de los cuerpos de agua bajo estudio y sus interacciones.
En este trabajo se desarrolla una herramienta computacional, que integra el río, el caño y la ciénagaen un solo hidrosistema y que permitesimular la hidráulica, a partir de la cual se puede determinar la calidad del agua y el estado ecológico, en el caño y en la ciénaga simultaneamente.""

Proceedings of the XXV Congreso Latinoamericano de Hidráulica, Sep 9, 2012

El diseño de Redes Internas de Agua Potable (RIDAP), se ha realizado tradicionalmente usando mé... more El diseño de Redes Internas de Agua Potable (RIDAP), se ha realizado tradicionalmente usando métodos empíricos o semi-empíricos como el Británico, el Alemán, el de la raíz cuadrada y el de Hunter. Sin embargo, se ha demostrado que el modelado de la demanda de agua, en todo tipo de redes, debe tener en cuenta aspectos estocásticos a la hora de modelar el comportamiento humano. Este artículo hace una revisión de algunos acercamientos probabilísticos, del consumo de agua en Redes de distribución de Agua Potable (RDAP), y basándose en esta información presenta un modelo estocástico para las en RIDAP. Adicionalmente, se muestra un caso de estudio en el que se realizan mediciones para calibrar los parámetros del modelo. Al comparar los resultados de la simulación estocástica con los datos obtenidos en campo, se concluye que este procedimiento permite estimar la dinámica de la demanda de forma aceptable. Por último se presentan algunas recomendaciones para ampliar la aplicabilidad del método, y sobre todo para mejorar las grandes restricciones computacionales que se presentan.

Proceedings of the XXV Congreso Latinoamericano de Hidráulica, Sep 9, 2012

Las redes internas de distribución de agua potable (RIDAP), son el componente final del sistema ... more Las redes internas de distribución de agua potable (RIDAP), son el componente final del sistema de distribución de agua potable de cualquier asentamiento urbano. En la actualidad, las aproximaciones al análisis de estos sistemas son considerablemente obsoletas teniendo en cuenta, por ejemplo, que las metodologías vigentes de diseño en Colombia y América Latina son basadas en estudios de hace más de medio siglo (Hunter 1940), que no representan de manera aceptable el comportamiento real de éstos (Acero 2009, Cruz y Barrios 2001). Ello contrasta con las metodologías de análisis de las redes de distribución de agua potable (RDAP), en donde constantemente aparecen nuevos avances para la solución de problemas como el de calibración o el de diseño del sistema, haciendo uso de herramientas modernas como las técnicas de Inteligencia Artificial, las ecuaciones físicamente basadas, criterios de optimización multiobjetivo para minimizar costos constructivos y de operación, e incluso software capaz de implementar todas estas herramientas. Basado en el modelado de la demanda por medio de procesos de Markov, se presenta un método para el análisis y diseño de RIDAP. Finalmente se presenta un pseudocódigo del método y muestran los resultados obtenidos con una red de prueba.

Proceedings of the XXIV Congreso Latinoamericano de Hidráulica, Nov 21, 2010

The optimal design problem of a water distribution network is to find the combination of pipe siz... more The optimal design problem of a water distribution network is to find the combination of pipe sizes that gives the minimum construction cost, while satisfying hydraulic and commercial restrictions. Due to its complexity, it has been classified as an NP-hard combinatorial problem. This problem has been tackled by optimization algorithms that mimic natural or physical phenomena in order to explore the solution space; in contrast, a design methodology which is only based on the hydraulic and topological characteristics of the system is introduced in this study. This methodology is founded on the assumption that an ideal hydraulic gradient surface exists; from this surface, a combination of pipe sizes which is close to the optimum one can be obtained. The proposed methodology was applied to the design of three benchmark networks (Two-loop, Hanoi and Balerma) and it proved to effective and efficient in finding near optimal designs in a small number of simulations.

Papers by Pablo Ñañez