Caracterización Experimental del Sistema de Propulsión de un Mini
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Caracterización Experimental del Sistema de Propulsión de un Mini
2do Simposio Mexicano en Vehículos Aéreos No Tripulados, 29 y 30 de septiembre de 2014, Veracruz, Ver. Caracterización Experimental del Sistema de Propulsión de un Mini-Vehículo-Aéreo R. Fabela, C. Santana, A. Naranjo, L. Amezquita-Brooks, E. Liceaga-Castro, J.U. Liceaga-Castro# Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Eléctrica y Mecánica-Centro de Investigación e Innovación en Ingeniería Aeronáutica Monterrey, Nuevo León # Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco, Cd. de México [email protected], [email protected] Resumen—Los micro vehículos multirotor han tomado la atención de muchas y diferentes aplicaciones civiles y militares. En este contexto los algoritmos de navegación y estabilidad son componentes cruciales para asegurar la operación de los vehículos. Por lo que un programa experimental siempre será requerido con el fin de sintonizar numerosos sistemas. Por lo tanto, es necesario tener modelos matemáticos adecuados así como herramientas de diseño que nos permitan acceso a las capacidades de operación de vehículo antes de ponerlo en vuelo de manera real. Esto nos permitirá reducir costos así como los riesgos de mano de obra. Los sistemas de propulsión en un vehículo multirotor es uno de los componentes más complejos debido a distintos factores como la aerodinámica o la geometría del vehículo. Normalmente, los sistemas de propulsión son modelados con aproximaciones las cuales pueden estar omitiendo características dinámicas importantes o carecen de un proceso claro de caracterización. En este artículo se evalúa y caracteriza el modelo simplificado del sistema de propulsión de un quad-rotor experimentalmente. Esta comparación permitirá juzgar la manera correcta de utilizar dicho modelo de propulsión simplificado en la etapa de diseño de navegación y estabilización del sistema. Finalmente, el proceso propuesto podrá ser utilizado para distintas configuraciones permitiendo una comparación experimental directa de diferentes esquemas de propulsión sin la necesidad de un vuelo real. Palabras Clave— Small-Micro UAV, Sistemas de Propulsión, Vehículos Multirotor Introduccion Los mini vehículos aéreos no tripulados han tomado la atención de diferentes aplicaciones civiles y militares. Distintas configuraciones multirotor han sido utilizadas de manera exitosa. Quad-rotors y tri-rotors son algunas de las configuraciones más comunes [9-11]. Sin embargo, existen muchas otras configuraciones. Por ejemplo, en [12-14] distintas configuraciones de tri-rotors son estudiadas, mientras que en [15] se presenta un vehículo mono-rotor. Adicionalmente, existen distintas configuraciones alternativas de sistemas de propulsión que también podrían ser utilizadas como el vehículo cyclo-copter presentado en [16]. Toda esta variedad en las configuraciones de los sistemas de propulsión nos lleva a la necesidad de herramientas apropiadas para análisis y pruebas. Por otra parte los algoritmos de navegación y estabilidad son cruciales para asegurar la confiabilidad y seguridad del vehículo, ya que estos algoritmos están muy asociados con la configuración del sistema de propulsión. Por ejemplo, la configuración tradicional de un quad-rotor utiliza la conocida estrategia mostrada en la Fig. 1 para la activación de sus cuatro rotores. Es decir, con el fin de inducir el momento deseado (primeros 2 casos) o elevación (tercer caso). Las 4 hélices se activan con un patrón específico. Por otra parte, nuevas configuraciones requieren distintas estrategias [20] con el fin de obtener una adecuada optimización del vehículo. Fig. 1. Patron de Activacion para un quad-rotor tradicional (una flecha mas larga indica un incremento en la velocidad de la helice) No obstante, un procedimiento efectivo de diseño requiere el uso de modelos matemáticos adecuados y herramientas de diseño que nos permitan acceso a la dinámica del vehículo antes de cualquier vuelo real. Esto permitirá reducir costos, mano de obra y experimentos riesgosos. Los sistemas de propulsión en los vehículos multirotor es uno de los componentes más complejos debido a los distintos factores involucrados, como la aerodinámica, balance mecánico y geometría del vehículo. No obstante, en estos sistemas es comúnmente utilizada una aproximación de un modelo estático simple y simétrico por lo que se pueden estar dejando a un lado características dinámicas importantes. Además, el procedimiento de caracterización experimental para determinar los parámetros del modelo simplificado normalmente carece de datos. Si bien esta práctica puede ser justificada, es decir, se pueden omitir las dinámicas adicionales, siempre y cuando se utilize un método de experimentación adecuado. Este artículo presenta la evaluación experimental del sistema de propulsión de un quad-rotor. Los resultados 1 2do Simposio Mexicano en Vehículos Aéreos No Tripulados, 29 y 30 de septiembre de 2014, Veracruz, Ver. obtenidos permitirán determinar las diferencias entre el modelo simplificado y las mediciones experimentales. A través de esta experimentación encontramos que existen importantes aspectos dinámicos que no son normalmente tomados en cuenta en un modelo tradicional. El procedimiento propuesto puede ser utilizado con diferentes configuraciones de rotores, permitiendo realizar una comparación directa de los diferentes esquemas de propulsión, sin la necesidad de un vuelo completamente real. Modelo Dinamico Tradicional de un Quad-rotor El quad-rotor puede ser modelado utilizando las ecuaciones de movimiento de un cuerpo rígido. Es decir, considerando la dinámica trasnacional y rotacional en el marco de referencia inercial, el cual está alineado al marco de referencia del vehículo y en base a la regla de la mano derecha (Fig. 2). Para este caso, las ecuaciones de Newton-Euler de movimiento están dadas por [17, 18, 19]: mV&b + mωb × Vb = Fb J ω&b + ωb × ( J ωb ) = Mb T Donde Vb = [u v w] T y ωb = [ p q r ] (1) (2) son las velocidades angulares y lineales de los vectores, Fb = [ Fx Fy Fz ] es el vector de fuerzas externas, m es la masa, J es la matriz de momentos de inercia M b = [ M p M q M r ] es el vector de momentos externo. F1 Donde S es el área del disco de la hélice, CT es el coeficiente de empuje, ρ es la densidad del aire y ω es la velocidad angular de la hélice [19]. La velocidad angular de cada hélice es una señal variante en el tiempo que depende de distintos factores incluyendo la fuente de alimentación del motor y la carga aerodinámica. La aproximación más común para modelar esta velocidad consiste en negar la dinámica producida por carga aerodinámica y el transitorio del motor electrico, el cual se asume que es más rápido que la dinámica principal del vehículo. Por lo que, la velocidad angular de la hélice se considera como: ωi = kVi Donde k es una constante que es caracterizada para cada combinación de hélice-motor. La ecuación (4) asume que la hélice es operada mediante un motor de DC con una Fuente de voltaje continua. Sin embargo, en la práctica, las hélices son operadas con motores de DC sin escobillas y son controlados mediante un módulo de ancho de pulso (PWM) el cual tiene si propia dinámica [21].Se considera normalmente que con una frecuencia de conmutación lo suficientemente grande, la relación entre el PWM y el promedio resultante de voltaje estaría dado por[21]: Vi = VdcUi Combinando (3)-(5) se tiene que: Fi = k f Ui 2 Donde k f = T2 F4 p xb yb T4 F3 r zb Fig. 2 Configuración de Hélices del Quad-rotor. Las ecuaciones (1)-(2) deben ser complementadas con el modelo del sistema de propulsión y la aerodinámica del vehiculo. Para el sistema de propulsión típico de un quad-rotor se deriva la siguiente ecuación. El trust para cada hélice está dado por: F= 1 2 ρ SCT (ω ) 2 (6) 1 2 ρ SCT ( kVdc ) . 2 La ecuación (6) tiene la ventaja de ser muy simple debido a que kf es una constante que puede ser caracterizada experimentalmente sin requerir todos los parámetros del sistema. q T3 l (5) Donde Vdc es el voltaje del bus de DC del módulo PWM y U i ∈ [0, 1] es el índice de modulación. F2 T1 (4) (3) Cada hélice induce un momento reactive debido a la aerodinámica producida por el arrastre. De manera similar que la fuerza de empuje (6), este modelo es normalmente obtenido del siguiente modelo simplificado: Ti = kmU i 2 (7) Donde km es una constante similar a kf. Considerando el arreglo de hélices mostrado en la Fig. 2 y la eq. (6), las fuerzas y momentos totales inducidas por el sistema de propulsión tenemos que: 2 2do Simposio Mexicano en Vehículos Aéreos No Tripulados, 29 y 30 de septiembre de 2014, Veracruz, Ver. ⎡ Fz ⎤ ⎡ −k f ⎢ M ⎥ ⎢ 0 ⎢ p ⎥ = ⎢ ⎢ M q ⎥ ⎢ kt ⎢ ⎥ ⎢ ⎣ M r ⎦ ⎣ −km −k f − kt 0 km −k f 0 − kt −km −k f ⎤ ⎡U12 ⎤ ⎡U12 ⎤ ⎢ 2 ⎥ ⎢ 2 ⎥ ⎥ kt ⎥ ⎢U 2 ⎥ ⎢U 2 ⎥ (8) = P ⎢U 32 ⎥ 0 ⎥ ⎢U 32 ⎥ ⎢ 2 ⎥ ⎥ ⎢ 2 ⎥ km ⎦ ⎢⎣U 4 ⎥⎦ ⎢⎣U 4 ⎥⎦ Donde kt = l k f es la constante que determina el torque debido al empuje de cada motor. La ecuación (8) permite calcular las fuerzas y momentos resultantes para cualquier hélice actuando en un motor. Adicionalmente, la matriz de propulsión P es invertible por lo que es posible calcular los voltajes requeridos para cualquier fuerza de empuje requerida así como los momentos presentes en el vehículo, es decir, [Fz Mp Mq Mr]T. Esta estrategia se traduce de forma natural al patrón de activación de cada hélice Fig. 1. Plataforma Experimental En general la ecuación (8) es aceptada como un modelo de propulsión adecuado. No obstante, existen distintos componentes que se han despreciado. Por ejemplo: • Dinámica del Controlador del Motor: En la ecuación (8) no se consideran los transitorios del controlador del motor. • Hélices y motor desbalanceados: Estos desbalances inducen vibraciones, si no se controlan, puede inducir oscilaciones debido a la sensibilidad del controlador. • Hélice y motor desalineados: En la ecuación (8) se asume que el sistema de propulsión está alineado como en la Fig. 2. Cada mala alineación o cambio en el centro de gravedad del vehículo introduce cambios en la matriz. • Fuerzas aerodinámicas: Fuerzas y momentos aerodinámicos y giroscópicos. Por ejemplo, desplazamientos de la pala sobre los planos perpendiculares al plano de rotación: flapping and lead-lag [22-23]. Las fuerzas aerodinámicas adicionales aparecen solo en presencia de movimientos traslacional y rotacional del vehículo. En este artículo, solo se consideraron mediciones estacionarias. En próximos reportes se cubrirán vuelos no estacionarios. Con el fin de medir las fuerzas y momentos producidas por el sistema de propulsión se implementó un banco de pruebas (Figs. 3 and 4). Este banco de pruebas está compuesto por: • • Cuatro controladores de manipulación de los motores. velocidad • Sistema de adquisición basado en National Instruments hardware. • Una seria de celdas de carga radiales y traslacionales localizadas en cada eje con el fin de medir todos los momentos y fuerzas. Propulsion system Sensor system Data processing and filtering Data acquisition para la 3 10 2 10 1 10 0 10 0 10 1 10 2 10 3 10 Fig. 3. Diagrama de Bloques del banco de pruebas experimental Todas las variables fueron capturadas utilizando una frecuencia de muestreo de 20kHz. Caracterizacion de los modos de vibracion del Banco de Pruebas La interacción entre el Sistema de propulsión con los soportes de la base inducen momentos de vibración. Estas vibraciones pueden interactuar con los mecanismos desbalanceados de motor-hélice; como consecuencia, vibraciones adicionales que no son representativas del sistema de propulsión pueden aparecer. En esta sección se presenta la caracterización de los modos de vibración del banco de pruebas. En [24] se muestra que la respuesta en frecuencia de un vehículo quad-rotor, debida las fuerzas y momentos externos Mb and Fb, pueden ser aproximados por una serie de dobles y cuádruples integradores. Debido que los integradores tienen una respuesta en frecuencia baja, solo las fuerzas y momentos de baja frecuencia inducida por desbalances en las hélices y el motor son relevantes para el control del vehículo y la estabilidad. Por ejemplo, para un micro quad-rotor el ancho de banda de estos integradores es menor a 100rad/s = 628 Hz. Por lo que solo los modos debajo de estas frecuencias (menores a (300Hz)/2*π= 48 rad/s) son estudiados aquí. Cuatro hélices y motores para un quad-rotor típico con una configuración estándar en X. 3 2do Simposio Mexicano en Vehículos Aéreos No Tripulados, 29 y 30 de septiembre de 2014, Veracruz, Ver. Caracterisacion de la Vibracion del Sistema de Propulsion En esta sección la caracterización de las vibraciones inducidas por el Sistema de propulsión serán estudiadas utilizando el banco de pruebas. Se realizó una serie de experimentos, en los cuales se mantuvo una hélice a velocidad constante. En la Fig. 6 se muestra el contenido de frecuencia acumulativa para bajas frecuencias, mientras que en las Fig. 7 and 8 se muestra el contenido para altas frecuencias. Fig. 4. Experimental test bench La frecuencia acumulativa de Fz considerando una respuesta impulso para el banco de pruebas se obtiene utilizando la transformada rápida de fourier (FFT) (Fig. 5). Descartando el ruido de la línea eléctrica (60Hz) y su tercer armónico (180Hz) el banco de pruebas tiene dos modos de vibración de baja frecuencia a 42Hz y a 64Hz. En la Fig. 4 también se muestra que el Segundo modo (64Hz) tiene un fuerte contenido armónico (128Hz) mientras que el primero tiene un bajo contenido armónico Fig. 6. Contenido de frecuencias bajas acumulativas para una serie de experimentos a velocidad constante. Se obtuvieron resultados similares para los otros dos ejes del banco de pruebas. En particular, se encontró que en el eje y y x está presente un modo de vibración adicional alrededor de 24Hz. En la siguiente sección se mostrara el análisis para determinar las vibraciones inducidas por las hélices y las correspondientes a los modos de vibración del banco de pruebas. Fig. 7. Contenido de frecuencia acumulativa a frecuencias medias. (A-baja velocidad, E alta velocidad) Fig. 5 Frecuencia acumulativa contenida en la respuesta al impulse para el eje z del banco de pruebas con el Sistema de propulsión apagado. 4 2do Simposio Mexicano en Vehículos Aéreos No Tripulados, 29 y 30 de septiembre de 2014, Veracruz, Ver. Caracterisacion del sistema de propulsion Comparacion Fig. 8. Contenido de frecuencia acumulativa a frecuencias altas. (Abaja velocidad, E alta velocidad) Para el rango de bajas frecuencias esta claro que los componentes tienen baja amplitud fuera del ancho de banda de los esfuerzos de control del sistema. También se observa que las variaciones de los esfuerzos de control que se presentaron en los experimentos son debido al ruido en los sistemas de comunicación del controlador del motor. En el caso de la vibraciones a frecuencias medias se pueden reconocer fácilmente los componentes en la Fig. 7. En esta figura la secuencia de los experimentos se denota como A-BC-D-E donde A es el experimento a velocidad baja y E a velocidad alta. Está claro que la vibración de los componentes es debida a los sistemas de propulsión ya que los picos de frecuencia van de una frecuencia baja a una más alta. En el experimento A, se pueden observar dos picos a 90Hz y 140Hz. Estos dos picos se mueven uniformemente a la derecha en los siguientes experimentos. En el experimento C aparece una componente a una baja frecuencia de 52Hz. Esta componente excita el modo de vibración del banco de pruebas localizado alrededor de 70Hz. En el experimento D la tercera componente de baja frecuencia está muy cerca de la frecuencia de resonancia del banco de pruebas por lo que induce un pico de gran amplitud. Finalmente, en el experimento E, la tercera componente de baja frecuencia se mueve a la derecha alejándose de la banda de resonancia del banco de pruebas. Finalmente, en la Fig. 8 se muestra que para altas frecuencias podemos negar el nivel de vibraciones. Los experimentos de esta sección confirman la existencia de una resonancia principal alrededor de 70Hz, como se predijo en la sección anterior. Adicionalmente, los experimentos demostraron que los propulsores inducen una vibración de baja frecuencia, la cual puede despreciarse en este estudio. Las componentes de vibración inducidas por el sistema de propulsión se encuentran en una banda que va de 80Hz180Hz. El pico de resonancia del banco de pruebas alrededor de 70Hz no permite trazar una conclusión apropiada de las vibraciones inducidas por el sistema de propulsión alrededor de esta frecuencia. y En esta sección se evalúan los parámetros de la matriz (8). Cada parámetro de la matriz (i.e. kf, km and kt) es identificado utilizando mínimos cuadrados con tres diferentes maniobras. Estas maniobras fueron ejecutadas por un controlador embebido en un quad-rotor típico. En todos los casos las fuerzas y momentos medidos fueron filtradas utilizando un filtro pasa bajas digital de 2° orden. De acuerdo con en análisis de vibraciones, este filtro nos permite eliminar las vibraciones producidas por el banco de pruebas y las hélices preservando la información principal de baja frecuencia. Tabla I: Parametros Identificados Parameter Value kf 0.128 kt 0.051 km 0.0045 La constante principal de empuje, kf , fue caracterizada con un incremento coordinado de las RPM de todos los motores. Esto resulta en un movimiento de levantamiento. La constante kf contiene la información de la hélice, el motor y el controlador electrónico de velocidad combinados en un mismo parámetro. La Figura 9 muestra las fuerzas medidas en este experimento así como las fuerzas simulada Fz. En el modelo (8) se indica que Ux=Uy=0 para cualquier entrada. Los momentos medidos y simulados para este experimento se muestran en la Fig. 10, donde los índices normalizados de modulación producidos por los controladores del motor se presentan en la Fig. 11. Estas figuras muestran que Fz contiene características de transición que no están presentes en el modelo (8). Sin embargo, el nivel y forma de la fuerza principal están correctamente modelados. Adicionalmente, las fuerzas en los otros ejes pueden ser ignoradas como se predijo en el modelo. En el caso de los torques, las componentes Mp y Mq son significativamente diferentes esto puede ser debido a una desalineación en los motores. Sin embargo la mayoría de estos torques se encuentran en un nivel bajo. 5 2do Simposio Mexicano en Vehículos Aéreos No Tripulados, 29 y 30 de septiembre de 2014, Veracruz, Ver. medidos. Sin embargo, utilizar un solo parámetro para ambas componentes del torque resulta insuficiente. Por ejemplo, Mp es subestimada mientras Mq es sobreestimada. Este experimento nos muestra que es necesario un modelo con mayor grado de libertad. Fig. 9. Fuerza medida y simulada en la maniobra de empuje. Fig. 12. Fuerza medida y simulada para la maniobra de cabeceo. Fig. 10. Torques medidos y simulados en la Maniobra de empuje. Fig. 13. Torques medidos y simulados para la maniobra de cabeceo. Fig. 11. Índices PWM normalizados para maniobra de empuje. Los torques de cabeceo y alabeo son modelados por la constante kt. Esta constante es caracterizada induciendo un cambio en la maniobra de cabeceo. Debido a que el quad-rotor opera en una configuración en “X”, Por ejemplo el “frente” del vehículo está a 45o del eje x, por lo que las componentes Mp y Mq son excitadas en esta maniobra. La figura 12 muestra las fuerzas resultantes, mientras que en la Fig. 13 presenta los torques resultantes y Fig. 14 incluye los índices de modulación de PWM. Pequeños cambios en la fuerza de empuje fueron predichos correctamente por el modelo (8) que carecen de la dinámica de transición adicional. En el caso de los torques, el modelo (8) es bastante preciso en forma general a los torques Fig. 14. Índices PWM normalizados para la maniobra de cabeceo Finalmente, el momento alrededor de la guiñada Mr es modelado por la constante km, por lo que se induce una maniobra en la guiñada para la caracterización de este parámetro. Los resultados de este experimento se muestran en las Figs. 15-17. Nuevamente esta maniobra induce cambios en la fuerza principal de empuje, la cual el modelo (8) predice con un margen de error. En el caso de los torques, la maniobra 6 2do Simposio Mexicano en Vehículos Aéreos No Tripulados, 29 y 30 de septiembre de 2014, Veracruz, Ver. induce un torque bastante grande en Mp y Mq, de los cuales el modelo (8) predice con menor amplitud y careciendo de algunos torques de bajo nivel. En el caso Mr el modelo predice de manera precisa el torque medido. Sin embargo, el torque Mr muestra vibraciones adicionales (que se notan incluso con el filtro pasa bajas) que no son presentadas en el modelo. Conclusiones En este artículo se caracterizó el sistema de propulsión complete de un vehículo quad-rotor típico. Esta caracterización se realizó utilizando un banco de pruebas estático equipado con distintos sensores de fuerza. También se realizó un estudio de vibraciones para poder caracterizar los modos de vibración del banco de pruebas así como las vibraciones inducidas por los motores. Se mostró que el modelo tradicional simplificado de un quad-rotor captura de manera general las características de propulsión de sistema, anqué existen fenómenos adicionales que no son considerados por este modelo. Los experimentos mostraron que las diferencias principales son: • Las vibraciones en los sistemas de propulsión están fuera del ancho de banda relevante del vehículo. Sin embargo, se debe tener cuidado en el diseño del sistema de control tal que se tenga un alto rechazo a perturbaciones en la banda de vibración, para este caso 80Hz-180Hz. • La dinámica no modelada que está en el rango relevante de ancho de banda. La razón de estos efectos puede ser de naturaleza aerodinámica, dinámica del controlador del motor y mala alineación. • La carencia de los grados de libertad en el modelo del sistema de propulsión. Esto puede ser debido a diferencias en el mecanismo hélice-motor. En este caso se asume que todos los motores y hélices son exactamente iguales pero no lo son para este caso. Fig. 15. Fuerzas medidas y simuladas para maniobra de guiñada. Fig. 16. Torques medidos y simulados para la maniobra de guiñada. El procedimiento presentado puede ser aplicado a otros sistemas de propulsión complejos, lo que permitirá refinar las especificaciones del sistema de control. Lo que se traducirá en una mejora en las características de rechazo a perturbaciones. Agradecimientos Nos gustaria agradecer a [PROMEP-SEP project 103.5/13/6644] por apotar este proyecto de investigacion. Fig. 17. Índices PWM Normalizados para la maniobra de guiñada 7 2do Simposio Mexicano en Vehículos Aéreos No Tripulados, 29 y 30 de septiembre de 2014, Veracruz, Ver. Referencias [9] Grzonka, S.; Grisetti, G.; Burgard, W.; , "A Fully Autonomous Indoor Quadrotor," Robotics, IEEE Transactions on , vol.28, no.1, pp.90-100, Feb. 2012 [10] Cabecinhas, D.; Naldi, R.; Marconi, L.; Silvestre, C.; Cunha, R.; , "Robust Take-Off for a Quadrotor Vehicle," Robotics, IEEE Transactions on , vol.28, no.3, pp.734-742, June 2012 [11] Mahony, R.; Kumar, V.; Corke, P.; , "Multi-rotor Aerial Vehicles: Modeling, Estimation, and Control of Quadrotor," Robotics & Automation Magazine, IEEE , vol.19, no.3, pp.20-32, Sept. 2012 [12] Salazar-Cruz, S.; Lozano, R.; , "Stabilization and nonlinear control for a novel trirotor mini-aircraft," Robotics and Automation, 2005. ICRA 2005. 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Carlos Santana was born in Torreon city Mexico. He has a first degree in Automation and Electronics Eng. (2009) from the Universidad Autonoma de Nuevo Leon. Currently he is a M.Sc student in Aeronautics. He held a senior design officer position in HD Machining. Angel Aryok Naranjo was born in Mexico City. He is currently studying Eng. in Aeronautics at Universidad Autonoma de Nuevo Leon. He is participating in different research and developing project at the CIIIA, UANL. Luis Amezquita-Brooks was born in Mexico City. He received the B. Eng. in Electronic Systems (2003), the M. Sc. in Control and Automation (2005), and the Ph. D. in Autonomous Systems (2010) from the Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), Mexico. 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He has held academic posts at the University Carlos III (Spain), National Polytechnic Institute (Mexico), Glasgow Caledonian University (Scotland), Glasgow University (Scotland) and Strahclyde University (Scotland). He is currently a full time professor on the Universidad Autónoma de Nuevo León, Mexico. Jesus Liceaga-Castro was born in Mexico. He received the B. Eng. in Electronic Engineering from the Iberoamericana University (1985),Mexico, the M. Sc. degree on Automatic Control from the Centre of Research and Advanced Studies (CINVESTAV) (1988), Mexico and the Ph. D. degree from the department of electronics and electrical engineering of the University of Glasgow (1995), Scotland.He was full time professor and leader of the electric-machines-control research group at the Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM). He currently is a full time professor at the Universidad Autónoma Metropolitana in the department of electronic engineering. Eduardo Licéaga-Castro was born in Mexico. He received the B. Eng. in Aerospace Engineering from the National 8