Under semiarid conditions the response of cereal crops to chemical fertilizers and weed control practices with herbicides is often reduced. In fact, the economic profitability of agricultural production in many dryland regions is critically affected by high costs of inputs and low crop yields. As a solution, cropping systems like organic farming, obtaining similar yields and promoting environmental sustainability by reducing fertilizer and herbicides, could be an alternative to conventional systems. In this study, 23 trials were performed in five semiarid regions of Spain during 5 yr to compare different fertilizers and weed control methods on durum wheat (Triticum durum Desf.) and barley (Hordeum vulgare L.) yields. The following rotation pattern was developed on the experimental plots: fallow-barley-ground ploughed vetch (Vicia sativa L.)-durum wheat. Plots either received organic fertilizer, chemical fertilizer, or no fertilizer. In addition, three levels of weed control were applied in cereal plots: flex-tine harrow tillage, conventional herbicide, and no weeding. The results indicated that neither the fertilization nor the weed control have effect on the yield crop.

En condiciones de clima semiárido, la agricultura de cereal tiene una reducida rentabilidad debido a los escasos rendimientos y elevados costes de abonos y herbicidas. Dado que las condiciones climáticas impiden incrementar estos rendimientos, la viabilidad económica y la sostenibilidad ambiental de la agricultura en estas regiones pasan por reducir el coste de los insumos o por conseguir precios del producto superiores mediante la obtención de un certificado ecológico para su comercialización. En este artículo se presentan los resultados de 23 ensayos de un experimento de 5 años localizado en cinco zonas semiáridas representativas de la agricultura española de secano. El objetivo del trabajo fue comparar los efectos de diferentes métodos de fertilización y control de malezas -ecológicos y convencionales- sobre la producción. Para ello se diseñó una rotación compatible con las técnicas de agricultura ecológica: barbecho- cebada (Hordeum vulgare L.)- veza (Vicia sativa L.) como abono verde-trigo duro (Triticum durum Desf.). En las parcelas destinadas al cereal se estudiaron tres niveles de fertilización: testigo sin fertilizar, fertilización orgánica y química. Además, se aplicaron tres niveles de control de malas hierbas: testigo sin desmalezar, grada de varillas flexibles, y aplicación convencional de herbicidas. Los resultados mostraron que ni el tipo de fertilizante ni el control de malezas tuvieron efectos sobre los rendimientos, por lo que para estas áreas la agricultura orgánica puede ser una solución viable.

Los filtros activos paralelos (FAP’s) son sistemas electrónicos usados para mejorar la calidad de la energía, ya que se diseñan para suministrar las componentes armónicas de corriente que la carga requiere, de manera que la red eléctrica suministra solamente la componente fundamental. Estos filtros son no lineales debido a la señal de control y variantes en el tiempo por la naturaleza variable de algunos de sus componentes. En una primera aproximación, se diseñan controladores nominales basados en pasividad considerando parámetros conocidos; sin embargo, cuando algunos parámetros del sistema cambian puede presentarse un comportamiento caótico. En este artículo se usa una ley de control robusto basada en la técnica de rediseño de Lyapunov para diseñar una señal de control adicional que enfrente las incertidumbres paramétricas y haga que el intervalo de variación de parámetros sea mayor sin que se presente comportamiento caótico en el sistema. Se presentan el diseño del control robusto y simulaciones para ilustrar el desempeño del sistema.

Parallel active filters (PAF) are power electronic converters used to improve the electrical energy quality in distributed electrical systems. These filters are nonlinear systems due to the effect of the control signal. In addition, the variable nature of the electrical parameters makes them time-varying systems. PAF are used to obtain a good performance (harmonics generation of the load), however, chaos could be appear when some of their parameters change. Hence, the need of using a control law to face the existent parameter variation. In this paper a robust control law based on Lyapunov’s redesign technique is used to design an additional control signal to face the parameter uncertainties and make that variation interval of parameters be greater without a chaos behavior. Simulations are presented to illustrate the performance of this controller.

El objetivo de este trabajo es describir paso a paso la implementación de un sensor basado en observador para estimar las variables de un proceso para el cual no existe la disponibilidad de un sensor físico. El procedimiento de diseño e implementación se ilustra mediante su aplicación a un intercambiador de calor de doble tubo con flujos a contracorriente. El enfoque empleado para diseñar el observador no lineal se basa en un modelo matemático simplificado del proceso. Se desarrollaron simulaciones numéricas y posteriormente pruebas experimentales en una planta piloto (intercambiador de calor) con el fin de validar el esquema propuesto.

The objective of this work is to describe step-by-step how to implement an observer-based soft sensor in order to estimate process variables for which a hardware sensor is not available. The design and implementation procedure is illustrated by applying it to a counter-flow double-pipe heat exchanger. The approach used to design the nonlinear observer is based on a simplified mathematical model of the process. Numerical simulations and experiments were performed in a bench-scale pilot plant in order to validate the proposed scheme.

En este artículo se presenta el desarrollo de un método de diagnóstico de fallas para sistemas no lineales representado por el enfoque de múltiples modelos. La principal contribución consiste en el diseño de un esquema de diagnóstico de fallas (FDD) a través de un filtro adaptativo desacoplado de fallas. El comportamiento del sistema está dado mediante múltiples modelos lineales alrededor de diferentes puntos de operación. Los residuos se establecen de tal manera que permiten estimar funciones de activación robustas a fallas. El filtro adaptivo diseñado permite la detección, localización y estimación de fallas múltiples o simultáneas. Las condiciones de estabilidad del filtro son estudiadas a través de LMI (Linear Matrix Inequality). El desempeño del esquema propuesto se valida en un sistema de tres tanques.

In this article, a fault detection and diagnosis method is developed for nonlinear systems described by multi-models approach. The main contribution consists in the detection, isolation and estimation of faults for the nonlinear systems using a fault-decoupled adaptive filter. Based on the assumption that the dynamic behavior of the process is described by a multi-model approach around different operating points, a set of residuals is established in order to generate weighting functions robust to faults. These robust weighting functions are directly linked to the adaptive filter effectiveness which provides multiple fault magnitude estimations for the whole operating range of the system. Stability conditions of the adaptive filter are studied and its performance is tested using a three-tank hydraulic system.

En este artículo se desarrolla un método para la representación de sistemas no lineales, así como un esquema de diagnóstico de fallas; en donde ambos utilizan un enfoque multi-modelos. El comportamiento dinámico del sistema se describe mediante el uso de diferentes puntos de operación por cada modelo lineal invariante en el tiempo. Por cada modelo un filtro de Kalman desacoplado de fallas es utilizado. Esto permite la generación de un banco de residuos con la finalidad de estimar funciones de ponderación robusta a fallas. Estas últimas se enlazan directamente al esquema de detección, localización y estimación de fallas con objeto de mejorar su eficacia. Finalmente, se realiza un ejemplo de simulación a fin de probar el desempeño del método desarrollado.

In this article are developed a method for the representation of nonlinear systems as well as a scheme of fault diagnosis, both use a multi-model approach. The dynamic behavior of the system is described using different points of operation for every linear time invariant model. For every model a decoupled Kalman filter of faults is used. This allows the creation of a bank of residuals to estimate the robust weighting functions. This bank is directly linked to a scheme for detecting, isolating and estimating faults in order to improve its effectiveness. A simulation example to test the performance of the developed method is presented

Sistemas de cultivo como agricultura orgânica, cujos produtos têm custo mais alto, mas que promova sustentabilidade ambiental pela redução do uso de fertilizantes e pesticidas, pode ser mais lucrativo do que sistemas convencionais de cultivo. Efetuou-se uma avaliação econômica de três sistemas de cultivo num período experimental de sete anos, utilizando um sistema comum de rotação (pousio-cevada-ervilhaca-trigo duro), sem irrigação, em um local semi-árido da Espanha. O sistema de cultivo mínimo incluía aração com aiveca, preparo com cultivador, semeadura e colheita. O sistema convencional envolvia tratamentos com herbicidas e fertilizantes minerais, enquanto o sistema orgânico envolvia adubação com composto e controle mecânico de ervas invasoras. O sistema com maior retorno econômico foi o de cultivo mínimo, seguido do orgânico e do convencional. O sistema de cultivo mínimo foi o mais lucrativo quando o cereal foi vendido num preço mais alto no mercado orgânico. Sem essa diferença de preços os sistemas apresentaram lucratividades semelhantes.

Cropping systems like organic farming, selling products at a higher price and promoting environmental sustainability by reducing fertilizer and pesticides, can be more profitable than conventional systems. An economic evaluation of three cropping systems in a seven year period experiment was performed, using a common rotation (fallow-barley-vetch-durum wheat) in a semi-arid rainfed field of Spain. The minimum input system included mouldboard ploughing, cultivator preparation, sowing and harvest. The conventional system involved mineral fertilizer and herbicide treatments, while the organic system involved composted manure and mechanical weed control. The resulting economic margins were highest with the minimum input system, followed by the organic and conventional systems. If the cereal grain from the minimum input system was sold at a higher price on the organic market, this system was the most profitable. Without the price difference, the organic system was as profitable as the conventional one.

En este trabajo se presenta el diseño e implementación de un sistema de detección y localización de fallas para un proceso de copolimerización en emulsión. El enfoque propuesto para el diseño de los generadores de residuos está basado en técnicas de desacoplo usando geometría diferencial y el uso de observadores no lineales de alta ganancia, en el cual cada uno de los residuos se encuentra dedicado a la detección y a la localización de una falla en particular. Las fallas consideradas en este trabajo son de tipo aditivo, presentes en los actuadores del proceso, que representan un mal funcionamiento de las bombas de alimentación de flujo de monómeros hacia el interior del reactor. Una de las principales ventajas del método propuesto son los observadores utilizados como generadores de residuos, los cuales son fáciles de implementar y de sencilla calibración, lo que favorece su aplicación en línea. La eficacia del método se valida en simulación para el caso de un proceso de copolimerización en emulsión entre el acrilato de butilo y el estireno.

In this work the design and implementation of a fault detection and isolation system for a process of copolymerization in emulsion are presented. The proposed approach used to design the residual generators is based on decoupling techniques using differential geometry and high gain nonlinear observers; every residue is dedicated to the detection and the location of a particular fault. The faults considered in this work are additive, presented in the actuators of the process and they represent a malfunction in the feeding flow pumps of the monomer towards the interior of the reactor. The observers used to generate residuals are one of the main advantages of the proposed method, these are easy to implement and have a simple calibration, which make their on-line application suitable. The effectiveness of this method was validated by simulation for the process of copolymerization in emulsion between butyl acrylate and styrene.