identifier: Alqaisi, Walid Khalil Ahmad  (2019). Nonlinear control and perturbation compensation in UAV quadrotor.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
commande linéarisant
compensation de perturbation
boucle de compensation
quadricoptère
commande par super-twisting

abstract:
The great interest in the field of flying robotics encouraged a lot of research work to improve its control strategies. This thesis is about modelling and design of controllers and perturbation compensators for a UAV quadrotor. Four approaches are built in this purpose.

The first approach is perturbation attenuation system in a UAV quadrotor. Hierarchical Perturbation Compensator (HPC) is built to compensate for system uncertainties, non-modelled dynamics and external disturbances. It comprises three subsystems designed to provide continuous and precise estimation of perturbation. Each subsystem is designed to avoid the drawbacks of the other. This approach has superior proficiency to decrease unknown perturbation either external or internal.

The second approach is a Three Loop Uncertainties Compensator (TLUC), designed to estimate unknown time- varying uncertainties and perturbations to reduce their effects and in order to preserve stability. The novelty of this approach is that the TLUC can estimate and compensate for uncertainties and disturbances in three loops made to provide tracking to residual uncertainty in order to achieve a higher level of support to the controller. Exponential reaching law sliding mode controller is proposed and applied. It is integrated based on Lyapunov stability theory to obtain fast response with lowest possible chattering. The performance is verified through analyses, simulations and experiments.

The third approach is Feedback Linearization based on Sliding Mode Control (FLSMC). The purpose is to provide nonlinear control that reduces the effect of the highly coupled dynamic behavior and the hard nonlinearity in the quadrotor. The proposed controller uses a Second Order sliding mode Exact Differentiator SOED to estimate the velocity and the acceleration.

The fourth approach proposes an improved Non-Singular Terminal Super-Twisting Control for the problem of position and attitude tracking of quadrotor systems. The super-twisting algorithm is an effective control used to provide high precision and less chattering. The proposed method is based on a non-singular terminal sliding surface with new exponent that solves the problem of singularity in terminal sliding mode control.

Design procedure and the stability analysis using Lyapunov theory are detailed for the considered approaches. The performance is verified through analyses, simulations and experiments.


identifier: Peoc'h, Timothé  (2019). Automation & integration of secondary air system workflow for multidisciplinary design optimization of gas turbines.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

format: application/pdf application/pdf

subject:
moteurs aéro-dérivés
turbines à gaz
automatisation
système d’air secondaire
industrie 4.0

abstract:
This thesis presents the automation and integration of Secondary Air System (SAS) tools into a Design & Analysis (D&A) platform developed in a Multidisciplinary Design Optimization (MDO) context. As technology increasingly requires high precision, and therefore meticulous work in multi-expertise fields, gas turbine engineers and analysts suffer from non-value-added tasks. Among these tasks stand data management, poor data transmission between software, and fastidious pre and post-processing; all of which greatly reduce analysis time and consequently the quality of the final product. The objective of this project was to regroup all gas turbine software into a single platform to allow for automation. Tools are now run in batch mode and the platform is linked to a data management system both of which improve efficiency of the engineering workflow.

This platform has been designed and tested for SAS engineers, but can be applied to other disciplines as well. The SAS extracts air from the main gas path in the compressors of gas turbines, which is then used for sealing and cooling in addition to influencing the load on the thrust bearings. SASs are thus necessary for gas turbines to reach high powers. To design a SAS specific platform a careful analysis of the workflow was performed and a list of eligible tasks for (semi-)automation was established and prioritized. The following objectives were achieved: pre and post -processing were semi-automated, and processing was fully automated. The complete automation of the process allowed an entire power-curve calculation to be generated in a single run. Whereas the automation of the post-processing allowed for simplified readouts using a task-dependent synthesis page and for graphs to be automatically created reducing manual plotting.

The desirable amounts of design iterations do not occur because of the complex and lengthy calculations. In order to perform iterations and later MDO, the SAS module integrates a feedback loop to the performance module with the integration of SAS bleeds into the performance model to ensure model alignments.

The aforementioned functionalities have shown great potential. Thus far, non-value-added tasks have been drastically reduced; consequently, time for analysis has been lengthened. In addition, result accuracy will greatly improve thanks to multi-iteration.


identifier: Charrier, Malo  (2019). Étude et prédiction des propriétés de matériaux cimentaires à l'état frais pour la fabrication additive à l'aide de réseaux de neurones.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
pâte de ciment
seuil d’écoulement
rhéologie
adjuvants
réseau de neurones
mortiers

abstract: Ces dernières années, la fabrication additive a su gagner l’intérêt des acteurs du domaine de la construction. La réduction potentielle des coûts et l’automatisation des procédés permettent d’entrevoir une nouvelle façon de penser les méthodes de fabrication. L’impression 3D par extrusion fait face à de nouveaux enjeux liés aux matériaux cimentaires. Le mélange doit être suffisamment fluide pour être mis en place correctement, mais aussi assez solide pour maintenir sa forme sous son propre poids ainsi que sous celui des futures couches reposant sur lui. Cette seconde condition est liée au seuil d’écoulement du matériau. Afin de répondre à ces problématiques, des adjuvants peuvent être utilisés dans les formulations. Dans ce contexte, cette étude s’intéresse aux propriétés de matériaux cimentaires à l’état frais. Un plan expérimental factoriel complet à deux niveaux et quatre facteurs est utilisé pour étudier l’influence : d’un accélérateur, d’un agent modificateur de viscosité, de nano argiles et de cristaux de CSH. Tout d’abord, des mortiers ont été confectionnés puis testés avec des expériences conventionnelles telles que l’essai d’affaissement et l’essai d’écoulement. Un test de stabilité a également été mis en place pour essayer de simuler les conditions de la superposition des couches lors de l’impression 3D. Des régressions linéaires entre ces différents tests permettent d’établir que l’essai d’affaissement décrit correctement la stabilité du matériau en plus d’être facile à mettre en place. Par conséquent, le test d’affaissement est un test rapide lorsqu’il est question d’évaluer les propriétés des matériaux cimentaires à l’état frais pour l’impression 3D. Par la suite, la pâte de ciment a été étudiée à l’aide d’un rhéomètre et du test du mini-cône d’Abrams. Il a été montré que le mini-cône permet de déterminer avec une bonne corrélation le seuil d’écoulement de la pâte. Des réseaux de neurones artificiels ont ensuite été entraînés afin d’être en mesure de prédire le seuil d’écoulement ainsi que l’étalement lors du test du mini-cône en fonction des proportions des adjuvants incorporés aux mélanges. De cette façon l’influence de chaque adjuvant a pu être mise en lumière. Il en résulte que l’accélérateur étudié diminue le seuil d’écoulement tandis que les trois autres adjuvants ont tendance à l’augmenter. Néanmoins, les cristaux de CSH semblent avoir la plus grande capacité à augmenter la stabilité du mélange. De plus, à l’aide d’un critère d’imprimabilité proposé sur le seuil d’écoulement, il a été possible de statuer sur les proportions d’adjuvants à utiliser afin de garantir une bonne stabilité du mélange lors d’une impression. Enfin, deux cents cinquante mélanges ont été simulés puis leurs seuils d’écoulement et leurs étalements respectifs ont été calculés à l’aide des réseaux de neurones afin de conclure sur l’efficacité de ces régressions. L’utilisation de réseaux de neurones se révèle être un outil puissant pour prédire les caractéristiques étudiées.


identifier: Aweimer, Ali Salah Omar  (2019). Prediction of gas and liquid leak rates in compression packing at room temperature.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: valve avec presse-étoupe

subject: micro et nano fluides dans les milieux poreux

subject: expérimentale

subject: théorique et numérique

abstract:
Packing rings are the most sensitive element in pressurized mechanical assemblies such as valves and compressors. An incorrect choice or improper procedure of packing ring installation could affect the sealing performance and lead the system to leak. Moreover, leakage from valves can be potentially harmful to humans and the environment. Among the equipment requiring sealing compliance in the petrochemical industry, valves are reported as being the number one component that has leakage problems. Very often, the compression packing is the main element to blame. Unfortunately, the situation is made worse with the lack of a standard procedure for the design of packed stuffing boxes and standard test procedures for compression packing rings.

In practice, there are only few experimental, theoretical and numerical studies that are conducted to characterise the flow through packing rings to be able to predict gas and liquid leak rates in valves at room and elevated temperatures. From this standpoint, the need to design a new test rig to test packing rings is essential to be able to predict leakage and reduce fugitive emissions to a minimum level.

Therefore, the objective of this work is to carry out experimental tests on different types of packing rings to be able to characterise their sealing properties for the purpose of developing suitable theoretical models to predict their gaseous and liquid leakage. The work focuses specifically on experimental leak measurements of few packing ring materials to characterise their porosity parameters in order to be used in the developed theoretical fluid flow models to predict the leak rates. Leaks through the porous packing material are also simulated through numerical approaches using Ansys CFX. A comparison between the developed analytical models and the experimental and numerical approaches was conducted to validate their accuracy.

The methodology of this work is to measure initially the leaks through different packing ring materials using the pressure rise and the mass spectrometry leak detection techniques under different conditions of gland stress and fluid pressure. A referenced gas such as helium is first used to characterise the pores size and their number. The developed analytical models based on Navier–Stokes equations are then used to predict the gaseous and liquid leaks in the wide range of 10-1 to 10-6 mg/s. Different molecule size of gas such as Argon, Nitrogen and air and liquids such as water and Kerosene are tested in the experiment to verify the developed analytical models. Finally, a special numerical model developed in Ansys CFX software is used to support the analytical models. A comparison of these approaches has allowed us to state that the prediction of leakage through packing rings is possible and can be conducted with reasonable accuracy.

Finally, the control of leakage in packed stuffing boxes, using accurate prediction models, can improve the reliability of valves, increase the level of production, reduce maintenance costs and minimize fugitive emissions.


identifier: Berghout, Belkacem  (2019). Intégration des aspects énergétiques et du confort ambiant passif dans la conception de l'habitat en milieu aride.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
méthodologie
processus conceptuels
dispositifs vernaculaires
stratégies vernaculaires
habitat
performance énergétique
confort

abstract:
La consommation énergétique excessive dans l’habitat en milieu aride renvoie à une réflexion à l’architecture vernaculaire par ses qualités intrinsèques d’adaptation au climat qui peut fortement contribuer à une stratégie d’économie d’énergie, dont l’objectif d’améliorer les besoins énergétiques de l’habitat du présent sans nuire aux générations futures. Cependant, le concepteur n’a souvent pas les connaissances ni l’accès aux diverses informations nécessaires pour faire ces choix adéquats entre plusieurs alternatives. Cette thèse a pour but de développer une méthodologie qui permet d’intégrer les aspects énergétiques et du confort ambiant passif dans la conception de l’habitat. Pour répondre à l’objectif de la recherche, ce travail est structuré en trois parties qui constituent les principaux axes de la thèse. Un inventaire des dispositifs et stratégies vernaculaires a été réalisé, suivi d’une analyse de la complexité de l’intégration des aspects énergétiques et du confort de l’usager dans les différents cas de figure en milieu aride, basé sur la structure morphologique du bâtiment proposé. Les résultats issus de cette analyse illustrent concrètement d’une part, l’interrelation entre la problématique énergétique et les différents choix de conception et d’autre part, de quelle façon le choix des dispositifs vernaculaires peuvent conditionner le comportement énergétique de l’habitat. La combinaison correspond aux deux cas de figure : cas d’intégration en interaction de stratégies et dispositifs et cas d’intégration en corrélation de stratégies et dispositifs. Le processus global développé, centré sur l’intégration de ces dispositifs et stratégies vernaculaires dans la conception de l’habitat, permet d’améliorer la performance énergétique de l’habitat et d’assurer le confort de l’occupant.

Les résultats de ces travaux sont présentés dans cette thèse sous forme de trois articles. Bien que cette thèse ait contribué à faire avancer les connaissances relatives aux performances énergétiques de l’habitat en milieu aride, des limites liées à d’autres besoins de l’usager comme l’éclairage naturel et le concept d’évaluation de ces impacts ont été identifiées. En plus de proposer des pistes pour y remédier, la thèse présente des perspectives de recherche, telles que le processus conceptuel de l’éclairage naturel en adéquation avec le confort ambiant passif et l’efficacité énergétique, ainsi que l'évaluation intégrée des performances énergétiques, de l’éclairage naturel et le confort de l’usager au moyen de la présente méthodologie. Au final, les concepteurs et les professionnels de l’habitat du milieu aride sont mieux informés de l’état des performances énergétiques des dispositifs et stratégies vernaculaires par rapport aux pratiques actuelles, ainsi que sur les priorités d'actions visant à améliorer leurs performances.


identifier: Tétrault, Pascal  (2019). Étude de l'effet d'injection double sur le comportement d'un système d'injection directe de diesel à rampe commune.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
injections multiples
allumage par compression
jets de carburant
ondes de choc

abstract: Afin de réduire l’intensité de carbone du transport, plusieurs solutions techniques sont étudiées dont l’usage de voitures électriques, de voitures hybrides et de moteurs thermiques plus propres. Cependant chacune de ces technologies doit répondre à des difficultés spécifiques. Au niveau des moteurs à allumage par compression qui offrent un rendement thermique supérieur aux moteurs à allumage commandé, ils doivent néanmoins réduire leurs émissions de NOx et de suies. Comme la formation de polluants dans ce type de moteurs est sensible à la répartition air-carburant dans le moteur, des systèmes complexes d’injection directe à rampe commune (CRDI) permettant un contrôle accru sur ce processus ont été implantés. Le contrôle accru sur l’injection de carburant complexifie cependant la dynamique des jets par l’interaction entre plusieurs injections successives. Les travaux de cette thèse s’intéressent donc à ces interactions et aux mécanismes physiques responsables à plusieurs niveaux, soit via la formation d’ondes de choc en bout de jet, un couplage via la dynamique de l’aiguille et un potentiel couplage aérodynamique via une vitesse induite à l’air par une première injection réduisant la traînée des gouttes pour les injections qui suivent. L’étude du potentiel couplage via une onde de choc s’est réalisé expérimentalement et numériquement. Les résultats expérimentaux avec un injecteur multi-orifices ont démontré la présence d’ondes de choc dont l’intensité est plusieurs ordres de grandeur plus faible qu’un injecteur monotrou de la littérature. Les chocs émis sont suivis d’ondes de décompression rééquilibrant la pression après le passage de l’onde. Le volet numérique a été abordé à l’aide d’une approche 1D simulant une onde de choc traversant un nuage de gouttelettes au repos. Cette étude numérique a permis de conclure que les amplitudes d’ondes de choc observées expérimentalement dans le cadre de cette thèse n’ont pas l’intensité nécessaire afin de servir de mécanisme de couplage. Cependant les amplitudes reportées dans la littérature pourraient permettre une interaction entre les jets en repoussant les gouttelettes vers l’avant. Au niveau de l’analyse du couplage hydraulique entre les injections, il a été observé expérimentalement que le délai d’ouverture décroît et que le délai de fermeture ainsi que la masse injectée augmentent lorsque le délai entre les injections décroît. Une adimensionnalisation des résultats en les exprimant en coefficients d’écoulement et en fonction d’une échelle de temps adimensionnalisée par rapport au délai d’ouverture permet de relever des taux de croissance et de décroissances du débit indépendants de la durée d’injection et de la pression d’injection. Un modèle empirique est ensuite développé afin de mettre en évidence l’impact de la durée effective accrue sur la masse totale injectée et le couplage hydraulique entre les injections. L’usage de ce modèle permet de conclure que la surinjection de masse peut être attribuable à l’augmentation de la durée effective d’injection et permet une approximation adéquate de la masse injectée sur l’ensemble des stratégies d’injection étudiées. Une étude par visualisations à haute vitesses des jets par diffusion de Mie est ensuite effectuée afin d’étudier un potentiel couplage aérodynamique entre les jets. Une différence qui varie en fonction du délai entre les injections est observée au niveau de la pénétration de jet entre deux injections de même durée d’énergisation. Ces variations semblent toutefois correspondre aux stratégies pour lesquelles une surinjection de masse est observée. Le modèle de (Décantes et al.,2006) est modifié afin de l’adapter aux injections courtes et multiples. Ce modèle bien que négligeant un potentiel couplage par entrainement de l’air permet une modélisation adéquate de la pénétration de jet de carburant avec l’injecteur étudié pour des injections courtes et multiples.


identifier: Nguyen, Hoa Ngan  (2019). Effects of residual stress and material gradients produced by induction hardening on rolling contact fatigue.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: induction

subject: AISI 4340

subject: contrainte résiduelle

subject: dureté

subject: couche durcie

subject: région sur revenue

subject: roulement

subject: nucléation des fissures

subject: charge maximale

subject: pression maximale

subject: cisaillement maximal de contrainte résiduelle

subject: critère de Dang Van

subject: limite de fatigue en cisaillement

subject: cylindres en contact

subject: pure roulement

abstract: This research was conducted to provide a better understanding of the effects of induction hardening on rolling contact fatigue (RCF), using a finite element analysis. The finite element analysis was developed in 3D to estimate the maximum loading and the positions of crack nucleation sites for cylinder rolling contact. Rolling contact, with or without surface compressive residual stress, was studied and compared. The residual stress profile was chosen to simulate the effects of an induction hardening treatment on a 48 HRC tempered AISI 4340 steel component. As this hardening process does not only generate a residual stress gradient in the treated component, but also a hardness gradient (called the over-tempered region), both types of gradients were introduced in the model. Residual stresses in compression were generated in the hard case (about 60 HRC), tensile values were introduced in the over-tempered region, where harnesses as low as 38 HRC were set. In order to estimate the maximum allowable loads in the rotating cylinders to target a life of 10⁶ cycles, a multiaxial Dang Van criterion and a shear stress fatigue limit were used, under positive and negative hydrostatic conditions respectively. With the proposed approach, the induction-hardened component was found to have a significantly higher maximum allowable load than that obtained with a nontreated component and it was observed that the residual tensile stress peak in the over-tempered region could become a limiting factor for rolling contact fatigue life. Several simulations were run with various case depths and tensile residual stress peak intensities in the over-tempered region. The goal was to document their load performance in terms of maximum 10⁶ cycles and the related locations at which cracks would appear. It was found that with the hypotheses set in this study, the case depth at which the rolling contact fatigue behaviour was maximized is around 1.2 mm and the maximum load is 375% higher than with a non-treated part. The results are presented in detail and discussed, and recommendations for further development of the model are made.


identifier: Lambert, Quentin  (2019). Amélioration du processus de testabilité des circuits intégrés asynchrones dérivés de la topologie de conception d'Octasic.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
testabilité
circuits asynchrones
test de transition à vitesse nominale
automatisation

abstract:
Les circuits asynchrones regroupent une grande variété de technique de conception. Octasic, une entreprise montréalaise, conçoit des processeurs dédiés au traitement de signal (DSP) qui exploitent une solution asynchrone particulière de sa propre invention. La testabilité de ce type de circuit a déjà fait l’objet de précédents travaux de recherche qui ont mené au développement d’une première méthode de test et d’algorithme d’analyse. Cependant, l’aspect de l’automatisation de cette méthode qui est pourtant nécessaire à sa démocratisation n’a pour l’instant pas été traité.

Ce mémoire propose donc d’améliorer et d’automatiser autant que possible la méthode de  test précédemment développée pour les circuits asynchrones qui utilisent la topologie de design des DSP d’Octasic. Contrairement à la méthode de test initial, le processus développé prend en charge la testabilité des machines à états finis et la gestion des structures de réseau d’horloges complexe qui peuvent contenir des registres. À travers plusieurs circuits asynchrones de différentes complexités, on introduit un flot de testabilité en partie automatisé qui débute à partir de la synthèse et se déroule jusqu’à la simulation des vecteurs de tests. De plus, on y présente un programme capable d’analyser l’arrangement interne des circuits pour intégrer et connecter les structures spécifiques à la technique de test. Enfin, on y expose le processus de création des procédures de test nécessaire à la génération automatisée des vecteurs de test.

Pour mesurer l’efficacité du flot de testabilité créé, des vecteurs de tests sont générés et simulés. Les tests menés grâce à l’outil d’ATPG (Automatic Test Pattern Generator) et la simulation des vecteurs de test nous permettent d’obtenir un taux de couverture de pannes de 76.08%. Ces tests exploitent la technique du launch-on-capture à vitesse nominale sur notre circuit le plus complexe, un microprocesseur mini-MIPS asynchrone dérivé de l’architecture des DSP d’Octasic et implémenté grâce à la technologie 45nm de Cadence.


identifier: Bertrand, Samuel  (2019). Finite element modeling of the linear friction welding process.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
soudure lnéaire par fiction
Ti-6Al-4V
modélisation par éléments finis
microstructure
raffinement de grain
recristallisation

abstract:
Linear Friction Welding (LFW) is a solid-state joining process used in high-added-value assemblies such as Blade Integrated Disk in the aeronautic industry. Four phases compose the LFW process: Initial, Transition, Equilibrium and Deceleration phases. It is a complex thermomechanical process with severe deformation that results in significant grain refinement. In the present research, a chained numerical model is proposed characterized by low computational calculation time for each phase along with specific outputs such as microstructural evolution. Ti-6Al-4V alloy was used as a case study to validate the reliability of the developed model.

A thermo-mechanical analysis is carried out to define the transition between the Initial and the Transition phases. Two thresholds were defined depending on the approach used to simulate the Initial phase: Thermo-Mechanical Analysis (TMA) or Heat Transfer Analysis (HTA). Under a TMA approach, it has been shown that the Initial phase shall stop when the equivalent Von Mises stress at the edges reaches the yield stress to comply with the literature definition. It provides an accurate definition for numerical implementation and phase separation. Based on this analysis, a thermal threshold of 975 °C at the edges was proposed as an end phase criterion for the Initial phase simulated under a HTA approach.

Three numerical models were built in this study. Two models are made to simulate the Initial phase with, on the one hand, a TMA approach and, on the other hand, a stationary TMA approach to identify the most efficient one. A subroutine was used in the stationary TMA approach to account for the heat generated by the oscillations. After comparison with experimental data from the literature, it was determined that the stationary TMA approach reduces the computational run time up to 99% with equivalent results to the TMA approach. The third model simulates the Transition and Equilibrium phases using a Single Body (SB) modeling approach to guarantee the axial shortening continuity. Furthermore, a subroutine was added to the SB to include microstructure transformation in the simulation. Considering the lack of information in numerical models about deformation parameters during the LFW, the JMAK equation was introduced as a microstructural transformation indicator. The latter counts the number of times that the recrystallized volume fraction reaches 0.99 , a value for which it is assumed that a grain is fully recrystallized. The material is then considered in an annealed state and is able to recrystallize again if further deformation occurs. The microstructure transformation indicator agrees with experimental metallography observations and helps to identify regions with high probability of strong transformation.


identifier: Feghoul, Aiman  (2019). Prédiction des forces et moments de réaction sur la main courante lors de la propulsion en fauteuil roulant manuel en utilisant des capteurs inertiels.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
prédiction
fauteuil roulant manuel
identification
capteurs inertiels
propulsion
cinétique
cinématique
Hammerstein-Wiener

abstract:
Introduction : La propulsion en fauteuil roulant manuel (FRM) est une tâche très contraignante étant donné que l’énergie produite par la chaîne musculaire de la structure gléno-humérale nécessite de contrebalancer le travail excentrique de l’articulation du coude afin de pouvoir le transmettre à la main courante du FRM. De manière intrinsèque, cette fonction est associée à une prévalence de la douleur et des blessures à l’épaule comprise entre 30% à 100% chez la population de blessées médullaires. Un lien étroit existe entre les forces de réaction appliquées sur la main courante et la charge imposée à l’épaule.

Objectif : Ce projet a pour dessein principal d’estimer les composantes de la force de réaction selon l’axe vertical et antéro-postérieur (Fx et Fy), ainsi que le moment propulseur autour de l’axe médio-latéral (Mz), sur la main courante des deux côtes du FRM en utilisant des capteurs inertiels pour obtenir une mesure ambulatoire de ces variables.

Méthodologie : 12 sujets sains ont propulsé un FRM le long d’un corridor de 20 mètres à l’École de Technologie Supérieure. La cinématique 3D des membres supérieurs était mesurée par 17 capteurs inertiels (MVN Biomech; XSens, Inc.). Les forces de réaction et le moment propulseur ont été mesurés par deux plates-formes dynamométriques de type SmartWheels (Three Rivers, inc.). Une nouvelle méthode d’identification par fonction de transfert non linéaire (Hammerstein-Wiener) a été développée afin de prédire les paramètres Fx, Fy et Mz, en se basant sur les normes des données inertielles du poignet (accélération linéaire et vitesse linéaire) et du patron moyen normalisé de la variable prédite. La validation s’effectue en utilisant des données de vérification et de validation.

Résultats : Les variables dépendantes sont pour chacun des trois paramètres : le MAE (la moyenne de l’erreur absolue) et le MAPE (la moyenne de l’erreur absolue en pourcentage) au niveau de le pic maximum durant les phases de poussée, 1 N.m et 7.9 % pour Mz ; 6,2 N et 43.2 %; 13.6 N et 26.5 % pour Fy. Ainsi que les erreurs MAE et RMS (erreur quadratique moyenne) sur la globalité de la courbe lors de la phase de poussée. Le couple (RMS, et MAE) sur la phase de poussée est de 6.5 N, 5.1 N pour Fx ; 11.6 N, 9.2 N pour Fy ; et 1.5 N.m, 1.2 N.m pour Mz.

Conclusion : les résultats de cette étude permettent de mettre en avant la possibilité de prédire les forces de réaction sur la main courante (Fx et Fy) et le moment propulseur (Mz). La prédiction du moment propulseur de façon ambulatoire n’a pas été abordée dans la littérature.


identifier: Roy, Vincent  (2019). Réflexion sur la protection de l'intégrité lors des partenariats d'affaires dans le domaine de la construction et du génie-conseil.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
intégrité
partenaires d’affaires
gestion de risque
construction

abstract:
Les entreprises de construction et génie-conseil sont exposées à une pression populaire et législative depuis plusieurs années. La commission Charbonneau a exposé au grand jour les pratiques de corruption et de collusion de ces organisations au Québec. Face à ceci, elles sont passées aux actes en rédigeant des politiques, normes et codes d’éthique. Afin de demeurer intègres à ceux-ci, les entreprises mettent des mesures en place et contrôlent les risques de ne pas être conforme. Une dérogation peut être synonyme de perte financière importante pour l’entreprise en plus des effets néfastes sur la réputation et de la possibilité d’être poursuivi en justice. Ces risques sont relativement bien contrôlés à l’interne grâce à des formations et des procédés réduisant la concentration du pouvoir et augmentant la transparence. Toutefois, à l’externe, il est très difficile pour les entreprises de contrôler les actions de leurs partenaires d’affaires. Évaluer les risques qu’ils représentent est donc nécessaire avant d’entamer tout partenariat. Pour ce faire, les entreprises de construction et génie-conseil se basent sur des modèles normalisés provenant du domaine financier. Très peu de recherches ont été effectuées afin de déterminer si ces modèles sont appropriés dans un contexte différent et quels sont les risques ainsi que leurs indicateurs à contrôler afin d’assurer l’intégrité des entreprises. Cette réflexion vise à mieux comprendre les risques liés à l’intégrité et explore différentes possibilités quant à la gestion de ceux-ci.

En premier lieu, les risques liés à l’intégrité sont explorés à travers six indicateurs de risque proposés dans la littérature. Grâce à une étude de cas dans une importante firme de construction et génie-conseil, ces six indicateurs sont notés par rapport à leur capacité à révéler des risques liés à la corruption, la collusion, les conflits d’intérêts, la conformité et les droits humains. Ensuite, l’utilisation d’un outil d’analyse de performance permet d’obtenir l’avis d’experts sur le procédé actuellement utilisé par la firme pour évaluer le risque des partenaires d’affaires. Ces études révèlent l’importance d’inclure la perception d’experts provenant de différents secteurs d’activités de la firme afin d’avoir un outil de protection de l’intégrité complet en identifiant différentes failles du procédé actuel. La variabilité des points de vue des experts démontre qu’un échantillon plus grand est nécessaire pour valider les résultats du sondage.

En second lieu, les concepts de diligence raisonnable et de gestion des risques sont explorés. À travers une étude de cas dans la même firme, une méthodologie est proposée afin d’accompagner les entreprises de construction et génie-conseil dans la création d’un outil de protection de l’intégrité. En plus de proposer les étapes nécessaires à une telle tâche, un format et du contenu sont suggérés selon la littérature et les résultats de la première étude. Cet outil permet de couvrir et d’évaluer les cinq risques abordés précédemment que présente un partenaire d’affaires potentiel. Le suivi à long terme des partenariats sera facilité grâce à une meilleure compréhension du partenaire et du contexte qui a mené à l’évaluer ainsi.

Finalement, une conclusion par article et des recommandations pour de futures recherches seront présentées à la fin de ce mémoire.


identifier: Kincelova, Kristina  (2019). Utilisation du BIM pour l'amélioration de la sécurité incendie dans la construction en bois massif en hauteur.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
code du bâtiment
modélisation des données du bâtiment
vérification automatisée
protection incendie
programmation visuelle

abstract:
Une intégration plus poussée de la sécurité incendie est nécessaire pendant le processus de conception afin d'accroître la fiabilité de la conception en termes de sécurité incendie. Cependant, malgré la nature et la complexité des codes du bâtiment, y compris la réglementation en matière d'incendie, ils sont principalement vérifiés manuellement, ce qui peut engendrer des interprétations subjectives ou des erreurs potentielles. Les technologies de modélisation des données du bâtiment (BIM) offrent aujourd'hui de nouveaux outils pour automatiser différentes tâches du processus de conception et de construction. La recherche présentée dans ce mémoire vise à étudier comment intégrer efficacement la sécurité incendie dans le processus de conception à l’aide des outils BIM à travers l’approche de la vérification automatisée de la conformité.

Le travail cherche à proposer une méthode cohérente qui aborde les enjeux de la sécurité incendie dans la globalité à travers la science de la conception. Les différentes approches et les outils disponibles ont donc été comparés dans le contexte du respect du code de protection incendie. Suite à la compréhension contextualisée des besoins, il était possible de construire la méthode complète permettant de créer des règles de vérification de manière itérative. Les enjeux à aborder ont été identifiés à travers la construction des règles et la validité de l’approche présentée est vérifiée par application à un modèle BIM de projet réel.

La méthode proposée pour la création des règles de vérification est formalisée à travers cinq étapes dans le but de couvrir l’ensemble du processus en se concentrant sur les aspects de sécurité incendie dans le bâtiment avec un outil de programmation visuelle. La phase de validation sur le projet réel a montré que des règles réutilisables peuvent être créées, sous condition de construire le modèle BIM conformément aux exigences. Dans ce contexte, un Model Attribute Table a été créé pour définir les besoins d’information spécifiques pour la protection passive. Les règles implémentées dans le cadre de ce travail couvrent des exigences géométriques et non géométriques, la méthode présente cependant des limites quant à des études géométriques complexes ou des approches de protection active nécessitant des données de dimensionnement avancées.


identifier: Saad, Samira  (2019). Validation de l'effet de l'ozonation sur la qualité physicochimique des eaux piscicoles avant transfert en entreprise.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: ozone

subject: pisciculture à système de recirculation d’eau

subject: qualité de l’eau piscicole

subject: paramètres physiques de l’eau

subject: paramètres chimiques de l’eau

abstract:
Dans les systèmes d’élevage à système de recirculation d’eau, le maintien des poissons, tels que les salmonidés, en bonne santé, nécessite l’entretien des eaux d’élevage en bonne qualité. Or, même avec le recours à des différents moyens de traitement, la qualité d’eau au niveau de ces systèmes peut ne pas être favorable à l’élevage des poissons. Le recours à des méthodes alternatives, afin de maintenir l’eau d’élevage des poissons en bonne qualité tout en protégeant l’environnement aquatique et les ressources en eau, s’avère donc nécessaire. Dans ce contexte, cette étude vise essentiellement à évaluer l’efficacité de l’ozonation sur la qualité physicochimique de l’eau dans les piscicultures à système de recirculation d’eau.

Des prises d’eau piscicoles ont été effectuées pendant les différents saisons. Les résultats trouvés montrent que les eaux piscicoles sont pourvus des ions bromures Br- et que les eaux d’élevage sont plus chargées que les eaux d’alevinage. L’application de l’ozone à un taux de 1,3 ± 0,3 mg O3 /min/L, pendant 2 heures, a montré que dans ces conditions le temps de réaction sécuritaire pour les poissons est d’environ 110 minutes alors que pour les alevins le temps de réaction sécuritaire est d’environ 25 minutes. L’ajout de l’ozone a efficacement réduit la DCO, la DBO5, le CT, le CIT, l’alcalinité et les solides dissous. Par contre, L’injection de l’ozone a entrainé l’augmentation de pH, du potentiel d’oxydoréduction POR, des nitrates et de la turbidité, mais sans dépasser les limites tolérées par les alevins et les poissons. Cependant, l’application d'ozone n'a pas affecté les teneurs de COT et des MES.

Globalement, l’ozone a permis d’améliorer considérablement diverses conditions de qualité de l’eau d’alevinage ainsi que de l’eau d’élevage ce qui permettra généralement l’augmentation du taux de recyclage de l’eau et par conséquent la diminution des besoins en eaux de la pisciculture.


identifier: Alam, Md Sahabul  (2019). Robust wireless sensor network for smart grid communication : modeling and performance evaluation.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: communication sur réseau de grille intelligente

subject: réseau de capteurs sans fil

subject: bruit impulsif

subject: communication coopérative

subject: détection a posteriori maximale

subject: estimation de l’erreur carrée moyenne minimale

abstract:
Our planet is gradually heading towards an energy famine due to growing population and industrialization. Hence, increasing electricity consumption and prices, diminishing fossil fuels and lack significantly in environment-friendliness due to their emission of greenhouse gasses, and inefficient usage of existing energy supplies have caused serious network congestion problems in many countries in recent years. In addition to this overstressed situation, nowadays, the electric power system is facing many challenges, such as high maintenance cost, aging equipment, lack of effective fault diagnostics, power supply reliability, etc., which further increase the possibility of system breakdown. Furthermore, the adaptation of the new renewable energy sources with the existing power plants to provide an alternative way for electricity production transformed it in a very large and complex scale, which increases new issues. To address these challenges, a new concept of next generation electric power system, called the "smart grid", has emerged in which Information and Communication Technologies (ICTs) are playing the key role.

For a reliable smart grid, monitoring and control of power system parameters in the transmission and distribution segments are crucial. This necessitates the deployment of a robust communication network within the power grid. Traditionally, power grid communications are realized through wired communications, including power line communication (PLC). However, the cost of its installation might be expensive especially for remote control and monitoring applications. More recently, plenty of research interests have been drawn to the wireless communications for smart grid applications. In this regard, the most promising methods of smart grid monitoring explored in the literature is based on wireless sensor network (WSN). Indeed, the collaborative nature of WSN brings significant advantages over the traditional wireless networks, including low-cost, wider coverage, self-organization, and rapid deployment. Unfortunately, harsh and hostile electric power system environments pose great challenges in the reliability of sensor node communications because of strong RF interference and noise called impulsive noise.

On account of the fundamental of WSN-based smart grid communications and the possible impacts of impulsive noise on the reliability of sensor node communications, this dissertation is supposed to further fill the lacking of the existing research outcomes. To be specific, the contributions of this dissertation can be summarized as three fold: (i) investigation and performance analysis of impulsive noise mitigation techniques for point-to-point single-carrier communication systems impaired by bursty impulsive noise; (ii) design and performance analysis of collaborative WSN for smart grid communication by considering the RF noise model in the designing process, a particular intension is given to how the time-correlation among the noise samples can be taken into account; (iii) optimal minimum mean square error (MMSE)estimation of physical phenomenon like temperature, current, voltage, etc., typically modeled by a Gaussian source in the presence of impulsive noise.

In the first part, we compare and analyze the widely used non-linear methods such as clipping, blanking, and combined clipping-blanking to mitigate the noxious effects of bursty impulsive noise for point-to-point communication systems with low-density parity-check (LDPC) coded single-carrier transmission. While, the performance of these mitigation techniques are widely investigated for multi-carrier communication systems using orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) transmission under the effect of memoryless impulsive noise, we note that OFDM is outperformed by its single-carrier counterpart when the impulses are very strong and/or they occur frequently, which likely exists in contemporary communication systems including smart grid communications. Likewise, the assumption of memoryless noise model is not valid for many communication scenarios. Moreover, we propose log-likelihood ratio (LLR)-based impulsive noise mitigation for the considered scenario. We show that the memory property of the noise can be exploited in the LLR calculation through maximum a posteriori (MAP) detection. In this context, provided simulation results highlight the superiority of the LLR-based mitigation scheme over the simple clipping/blanking schemes.

The second contribution can be divided into two aspects: (i) we consider the performance analysis of a single-relay decode-and-forward (DF) cooperative relaying scheme over channels impaired by bursty impulsive noise. For this channel, the bit error rate (BER) performances of direct transmission and a DF relaying scheme using M-PSK modulation in the presence of Rayleigh fading with a MAP receiver are derived; (ii) as a continuation of single-relay collaborative WSN scheme, we propose a novel relay selection protocol for a multi-relay DF collaborative WSN taking into account the bursty impulsive noise. The proposed protocol chooses the N’th best relay considering both the channel gains and the states of the impulsive noise of the source-relay and relay-destination links. To analyze the performance of the proposed protocol, we first derive closed-form expressions for the probability density function (PDF) of the received SNR. Then, these PDFs are used to derive closed-form expressions for the BER and the outage probability. Finally, we also derive the asymptotic BER and outage expressions to quantify the diversity benefits. From the obtained results, it is seen that the proposed receivers based on the MAP detection criterion is the most suitable one for bursty impulsive noise environments as it has been designed according to the statistical behavior of the noise.

Different from the aforementioned contributions, talked about the reliable detection of finite alphabets in the presence of bursty impulsive noise, in the thrid part, we investigate the optimal MMSE estimation for a scalar Gaussian source impaired by impulsive noise. In Chapter 5, the MMSE optimal Bayesian estimation for a scalar Gaussian source, in the presence of bursty impulsive noise is considered. On the other hand, in Chapter 6, we investigate the distributed estimation of a scalar Gaussian source in WSNs in the presence of Middleton class-A noise. From the obtained results we conclude that the proposed optimal MMSE estimator outperforms the linear MMSE estimator developed for Gaussian channel.


identifier: Amor, Mohamed Ghazi  (2019). Optimisation de l'assignation des flux de données dans une passerelle IdO à interfaces multiples.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
IdO
passerelle IdO
assignation des flux

abstract:
Les dernières années ont été marquées par une augmentation significative du déploiement de réseaux hétérogènes. Les équipements de l’Internet des Objets (IdO) envoient des données avec différentes exigences, telles que le délai et les débits binaires, en utilisant les différents réseaux disponibles. Les équipements IdO à interfaces multiples apportent la flexibilité pour se connecter à plusieurs réseaux d’accès hétérogènes, ce qui peut améliorer la capacité du réseau. Toutefois, chaque interface réseau a ses propres contraintes en termes de couverture réseau, de bande passante, de taux de perte de paquets, etc. Ainsi, un réseau peut garantir de meilleurs taux de transmission, mais consommer plus d’énergie. De plus, les ressources réseau des équipements IdO peuvent être saturées lorsque le trafic envoyé par la même interface augmente.

Une utilisation efficace de ces interfaces améliorerait les performances du réseau. Par conséquent, il est crucial de concevoir un mécanisme d’assignation de flux à l’interface appropriée qui répond au mieux aux exigences des flux et qui permet de maximiser la quantité de données acceptées par une passerelle IdO.

Dans ce mémoire, nous avons modélisé le problème d’assignation de flux optimisé (OFAP) dans une passerelle IdO à interfaces multiples. Nous avons défini le problème d’optimisation de flux en utilisant la programmation non linéaire en nombre entier (NILP). L’objectif de cette formulation est de maximiser la quantité de données acceptée par la passerelle, en tenant compte de la capacité en ressources réseau disponibles et en satisfaisant les exigences des flux IdO. De plus, nous avons conçu un protocole de handover pour migrer les flux d’une interface à une autre. Un module de contrôle a été également conçu au sein de la passerelle pour prendre la décision d’assignation des flux. Nous avons développé deux algorithmes pour résoudre le problème OFAP. Le premier algorithme est basé sur l’approche Greedy et le deuxième utilise la programmation dynamique pour attribuer les flux aux interfaces.

Les simulations ont montré la capacité de notre solution à maximiser la quantité de données acceptées par la passerelle. Aussi, les résultats expérimentaux ont prouvé l’efficacité de notre solution. Nous avons également effectué des expérimentations réelles pour implémenter et tester le protocole de handover conçu ainsi que le module de contrôle de la passerelle proposé.


identifier: Atallah, Michael  (2019). Physical layer security solutions against passive and colluding eavesdroppers in large wireless networks and impulsive noise environments.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
couche physique
brouillage
transmission sectorielle
bruit impulsif

abstract:
Wireless networks have experienced rapid evolutions toward sustainability, scalability and interoperability. The digital economy is driven by future networked societies to a more holistic community of intelligent infrastructures and connected services for a more sustainable and smarter society. Furthermore, an enormous amount of sensitive and confidential information, e.g., medical records, electronic media, financial data, and customer files, is transmitted via wireless channels. The implementation of higher layer key distribution and management was challenged by the emergence of these new advanced systems. In order to resist various malicious abuses and security attacks, physical layer security (PLS) has become an appealing alternative. The basic concept behind PLS is to exploit the characteristics of wireless channels for the confidentiality. Its target is to blind the eavesdroppers such that they cannot extract any confidential information from the received signals. This thesis presents solutions and analyses to improve the PLS in wireless networks.

In the second chapter, we investigate the secrecy capacity performance of an amplify-andforward (AF) dual-hop network for both distributed beamforming (DBF) and opportunistic relaying (OR) techniques. We derive the capacity scaling for two large sets; trustworthy relays and untrustworthy aggressive relays cooperating together with a wire-tapper aiming to intercept the message. We show that the capacity scaling in the DBF is lower bounded by a value which depends on the ratio between the number of the trustworthy and the untrustworthy aggressive relays, whereas the capacity scaling of OR is upper bounded by a value depending on the number of relays as well as the signal to noise ratio (SNR).

In the third chapter, we propose a new location-based multicasting technique, for dual phase AF large networks, aiming to improve the security in the presence of non-colluding passive eavesdroppers. We analytically demonstrate that the proposed technique increases the security by decreasing the probability of re-choosing a sector that has eavesdroppers, for each transmission time. Moreover, we also show that the secrecy capacity scaling of our technique is the same as for broadcasting. Hereafter, the lower and upper bounds of the secrecy outage probability are calculated, and it is shown that the security performance is remarkably enhanced, compared to the conventional multicasting technique.

In the fourth chapter, we propose a new cooperative protocol, for dual phase amplify-andforward large wireless sensor networks, aiming to improve the transmission security while taking into account the limited capabilities of the sensor nodes. In such a network, a portion of the K relays can be potential passive eavesdroppers. To reduce the impact of these untrustworthy relays on the network security, we propose a new transmission protocol, where the source agrees to share with the destination a given channel state information (CSI) of source-trusted relay-destination link to encode the message. Then, the source will use this CSI again to map the right message to a certain sector while transmitting fake messages to the other sectors. Adopting such a security protocol is promising because of the availability of a high number of cheap electronic sensors with limited computational capabilities. For the proposed scheme, we derived the secrecy outage probability (SOP) and demonstrated that the probability of receiving the right encoded information by an untrustworthy relay is inversely proportional to the number of sectors. We also show that the aggressive behavior of cooperating untrusted relays is not effective compared to the case where each untrusted relay is trying to intercept the transmitted message individually.

Fifth and last, we investigate the physical layer security performance over Rayleigh fading channels in the presence of impulsive noise, as encountered, for instance, in smart grid environments. For this scheme, secrecy performance metrics were considered with and without destination assisted jamming at the eavesdropper’s side. From the obtained results, it is verified that the SOP, without destination assisted jamming, is flooring at high signal-to-noise-ratio values and that it can be significantly improved with the use of jamming.


identifier: Gupta, Anubha A  (2019). Devices and structures utilizing aerosol jet printing : UV photodetectors, transmission lines and ring resonators.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
électronique imprimée
entièrement imprimée
optoélectronique
emballage
jet d’aérosol
photodétecteur UV
lignes de transmission
résonateurs en anneau

abstract:
The market for printed electronics is growing continuously. Its low-cost fabrication process, large-area scalability and short processing time makes it interesting for researchers, even though the performance is lower as compared to conventional electronics. Popular printing technologies such as screen printing and inkjet printing are well established, but the upcoming maskless meso-scaled aerosol printing technique promises unique advantages. It allows the direct printing of finer 2D-3D structures, using a wide range of materials with viscosity between 1-1000 cP, while resolving the exhaustive problem of nozzle clogging. However, the implementation of printed electronics in consumer electronics remains a challenge, as device performance has to be improved. New techniques such as aerosol jet printing require additional research to fulfill their promise. This thesis investigates the implementation of fully printed structures using aerosol jet printing, focusing on devices in the fields of optoelectronics and semiconductor packaging.

The system components and operation mechanism of the aerosol jet printing system are described and a methodology for process optimization is proposed. Four distinctive regions for process optimization are identified: ink selection, surface treatment, process control and postprocessing. In the preliminary work, the possibilities of the aerosol jet printing process control is explored, such as achievable line width, film thickness, material compatibility and sintering possibilities. Test structures are produced in order to test the fabrication workflow, and to observe the interaction and compatibility of multiple printed layers. The challenges associated with aerosol jet printing are identified, including wetting, alignment, overspray and satellite deposition.

A fully printed ultraviolet photodetector with a nanoporous morphology is investigated. Presynthesized Zinc Oxide crystals are printed to reduce the post-annealing temperature. At a temperature of < 150 ◦C, the solvent is evaporated, resulting in a porous structure having high surface area-to-volume ratio. A fully printed photodetector that has comparable performance to the state-of-the-art is demonstrated, while the low-temperature fabrication process maintains compatibility with large area flexible plastic substrates.

Next, a fully printed microstrip transmission line with SU-8 as dielectric and silver as conductor is proposed, which can provide high-bandwidth interconnections in packaged semiconductor dies. The metal and dielectric materials are characterized at microwave frequencies upto 18 GHz. It is shown that a good correspondence is reached between the simulated design parameters and the printed structure, which results in good characteristic impedance matching and low transmission losses. The transition of the printed transmission line to a microwave integrated circuit is demonstrated, thereby validating the concept of aerosol jet printed transmission lines inside the package.

Lastly, the SU-8 based printed transmission lines are extended into microwave ring resonators, with applications in high frequency sensing. It is envisioned to directly print these structures inside the package, directly connected to a microwave integrated amplifier for high-Q sensing. Therefore, these ring resonator are designed for microwave center frequencies ranging from 15.5 to 21.5 GHz for reduced size which can be integrated inside a package. The material characterization of metal and dielectric materials are carried out up to 26 GHz. The simulated results showed good correspondence with the measured results in terms of center-frequency, insertion loss and Q-factor.


identifier: Khabou, Ahmed  (2019). Transportation optimization for the collection of end-of-life vehicles.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
logistique inverse
problème de tournées de véhicules
heuristique
fenêtres de temps
flotte hétérogène
routes multiples
plusieurs transporteurs externes
séquences de chargement

abstract: Firms operating in the purchasing of end-of-life vehicles (ELVs) have significant challenges related to the fact that most of the purchased ELVs must be collected efficiently in order to minimize their transportation costs. In this project, we study a reverse logistics problem of a Canadian firm that collects ELVs from a group of dealers and accumulates them at its warehouse for part resale or recycling. This problem can be modeled as a vehicle routing problem (VRP) with different side-constraints. Although prior research has made several contributions to model and solve different variants of the VRP, the specific issue in this project considers solving a VRP with a new combination of constraints, such as customer assignment to the private fleet or an external carrier, time-windows, multi-trip, and loading sequences. We propose a mixed-integer linear programming (MILP) model as well as a heuristic algorithm capable of finding the routes’ planning that minimizes the total transportation costs. The performance of the proposed methods is assessed by generated instances using the data obtained from the company.


identifier: Macloud, Alexandre  (2019). Extraction automatique d'indices géométriques pour la préhension d'outils en ergonomie virtuelle.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
préhension
indices
outils
sections
mannequin virtuel
segmentation

abstract:
DELMIA est une brand de Dassault Systèmes spécialisé dans la simulation des procédés industriels. Ce module permet notamment la modélisation de tâches de travail dans des environnements manufacturiers simulés en 3D afin d’en analyser l’ergonomie. Cependant, la manipulation du mannequin virtuel se fait manuellement par des utilisateurs experts du domaine. Afin de démocratiser l’accès à l’ergonomie virtuelle, Dassault Systèmes a lancé un programme visant à positionner automatiquement le mannequin au sein de la maquette virtuelle à l’aide d’un nouveau moteur de positionnement nommé « Smart Posturing Engine (SPE) ». Le placement automatique des mains sur des outils constitue un des enjeux de ce projet.

L’objectif général poursuivi dans ce mémoire consiste à proposer une méthode d’extraction automatique d’indices de préhension, servant de guide pour la saisie des outils, à partir de leurs modèles géométriques tridimensionnels. Cette méthode est basée sur l’affordance naturelle des outils disponibles de manière usuelle dans un environnement manufacturier. La méthode empirique présentée dans cette étude s’intéresse donc aux outils usuels tenus à une seule main. La méthode suppose que l’appartenance à une famille (maillets, pinces, etc.) de l’outil à analyser est initialement connue, ce qui permet de présumer de l’affordance de la géométrie à analyser.

La méthode proposée comporte plusieurs étapes. Dans un premier temps, un balayage est mené sur la géométrie 3D de l’outil afin d’en extraire une série de sections. Des propriétés sont alors extraites pour chaque section de manière à reconstruire un modèle d’étude simplifié. Basé sur les variations des propriétés, l’outil est segmenté successivement en tronçons, segments et régions. Des indices de préhension sont finalement extraits des régions identifiées, y compris la tête de l'outil qui fournit une direction de travail liée à la tâche, de même que le manche ou la gâchette, le cas échéant. Ces indices de préhension sont finalement transmis au SPE afin de générer des préhensions orientées tâches.

La solution proposée a été testée sur une cinquantaine d’outils tenus à une main appartenant aux familles des maillets, tournevis, pinces, visseuses droites et visseuses pistolets. Les modèles 3D des outils ont été récupérés du site en ligne « Part Supply » de Dassault Systèmes. La méthode proposée devrait être aisément transposable à d’autres familles d’outils.


identifier: Cappai, Francesco  (2019). Une méthode d'évaluation environnementale pour la réhabilitation des friches industrielles.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
friche industrielle
indicateurs
outils d’évaluation
durabilité
aide à la décision

abstract:
L’aménagement urbain s’oriente actuellement vers une démarche de développement durable, car les villes sont de plus en plus étouffées par des problèmes de pollution de l’air, des problèmes sociaux et ils cherchent un créneau dans un aménagement réfléchi pour atténuer ces problèmes. C’est à travers les projets à l’échelle locale, tels que les quartiers durables, que sont initiées et appliquées les politiques des collectivités en la matière. L’utilisation d’indicateurs dans les processus d’expansion ou de densification des villes peuvent influencer les choix des objectifs des projets. En effet, ils peuvent être adaptés aux attentes locales pour mieux tenir compte des particularités de certaines zones urbaines. C’est le cas de la réutilisation des friches industrielles, où le manque d’un processus de participation antérieure et un manque d’évaluation ex ante et ex post de ces types de projets peuvent mener à un échec.

Le but principal de la recherche est d’identifier les indicateurs qui sont à la fois capables de favoriser l’intégration de la notion de la durabilité, mais qui sont aussi suffisamment flexibles pour être en mesure de s’adapter à la complexité des contextes locaux des projets de quartiers durables ou des contextes particuliers (les friches industrielles). Les travaux effectués ont permis de confirmer qu’il y a une absence d’approches systématiques et structurées dans la littérature scientifique visant à définir les caractéristiques de la collaboration entre les futurs résidents et les organismes locaux pour la réhabilitation des friches industrielles. Ainsi, les études ont permis de mettre en place une approche méthodologique qu’intègre des indicateurs locaux liés aux composantes environnementale, sociale et économique. Le manque d’utilisation d’indicateurs locaux peut conduire à une absence d’appropriation et d’engagement des futurs résidents dans la démarche de développement durable.

Cette recherche propose une méthode d'évaluation dérivée d’une analyse des méthodes utilisées dans les projets de développement urbain durable. Il consiste en une méthode à multiples niveaux qui décrit les relations entre les parties prenantes et la mise en oeuvre d’un outil d’évaluation pour la contextualisation des friches industrielles au reste du territoire selon les attentes locales et les objectifs de durabilité. Cette approche vise à faciliter la participation entre toutes les parties prenantes à gérer et évaluer les projets de revitalisation d’une friche industrielle par l’utilisation de l’outil d’évaluation construit dans le cadre précis de cette recherche. Les résultats de la recherche ont démontré que l’utilisation d’indicateurs locaux (35 indicateurs identifiés dans la méthode proposée) améliore la contextualisation du projet au tissu urbain existant. De même, dans le processus d’individuation des parties prenantes, la méthode inclus 8 groupes d’acteurs qui partagent leur expertise dans le processus de la prise de décision pour augmenter le succès du projet et l’acceptation de la communauté. En plus dans le cycle du projet, la méthode d’évaluation inclus 3 étapes essentielles pour l’évaluation du projet, cela implique une évaluation en continu pour atteindre les objectifs du projet et attendre les objectif de durabilité.


identifier: Ben Dhaou, Firas  (2019). Segmentation automatique de la colonne vertébrale lombaire à partir d'images à résonance magnétique par combinaison de réseau de neurones convolutifs et coupe de graphe.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
colonne vertébrale
image résonance magnétique
segmentation de l’image
réseau de neurones convolutif (RNC)
coupe de graphe
α-expansion

abstract:
Le mal de dos, le mal du siècle comme beaucoup de gens le décrivent, est un terme général pour une maladie potentiellement grave et l’un des problèmes médicaux les plus courants dans le monde. Il peut se produire à n’importe quel endroit au niveau de la colonne vertébrale. Pour identifier l’origine d’une douleur et déterminer si un traitement est nécessaire, les experts dans ce domaine se basent sur l’analyse des images médicales telles que l’IRM et CT-scan pour identifier les zones endommagées ou les anomalies.

Un examen de radiologie classique est une tâche compliquée et coûteuse en temps précieux pour le malade et le médecin. De plus, dans certaines situations, l’identification de ces anomalies à l’oeil nu n’est pas toujours évidente, ce qui nécessite l’application de certaines techniques de traitement d’image afin de guider l’expert à réaliser un bon diagnostic. Parmi les techniques les plus employées dans ce domaine nous citons la segmentation d’images qui permet de délimiter et d’identifier les zones d’intérêt. Une segmentation précise et robuste des structures est une condition préalable au diagnostic assisté par ordinateur et à l’identification des anomalies. Elle peut également être utilisée pour la planification assistée par ordinateur et la simulation d’une chirurgie. Cependant, malgré les inventions technologiques dans ce domaine, les approches utilisées pour la segmentation des images médicales restent limitées de point de vue performance et nécessitent l’intervention d’un expert humain. Récemment, les réseaux de neurones convolutifs (RNC) ont montré des performances exceptionnelles surtout dans le domaine de traitement d’images médicales surpassant les approches de segmentation existantes dans la littérature.

C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail, qui vise à proposer une nouvelle approche pour la segmentation des vertèbres et des disques intervertébraux de la partie lombaire de la colonne vertébrale basée sur la combinaison des réseaux de neurones convolutifs avec la segmentation par coupe de graphe appliquée sur des images IRM 3D. Au lieu d’appliquer directement les RNC pour obtenir une segmentation finale, la technique proposée utilise les cartes de probabilités générées par le réseau de neurones comme initialisation pour la méthode de coupe de graphe afin de raffiner la segmentation initiale. Afin d’améliorer les résultats dans le cas de la segmentation multi-classes, nous avons utilisé l’algorithme α −expansion qui constitue une extension de la coupe de graphe appliquée sur des images multi-classes. L’approche a été évaluée quantitativement sur deux bases de données différentes utilisées dans la compétition annuelle MICCAI pour la segmentation des vertèbres et des disques. Nous avons aussi évalué qualitativement notre méthode sur une nouvelle base de données de dix sujets qui contient des annotations manuelles multi-classes des deux structures ; vertèbres et disques. L’évaluation expérimentale, basée sur le coefficient de similarité de Dice et la distance de Hausdorff, montre que notre approche réalise de bonnes performances sur les trois bases de données.


identifier: Bruyant-Rozoy, Colin  (2019). Conception de la commande et analyse de stabilité d'un onduleur photovoltaïque connecté au réseau de distribution.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
onduleur monophasé
synchronisation au réseau
dimensionnement optimal
rejection harmonique

abstract:
Le développement récent des énergies renouvelables a conduit à l’émergence de sources d’énergies décentralisées (DERs). Ces sources, de faible puissance et généralement installées à un niveau local, peuvent être utilisées en support du réseau électrique de distribution, afin de répondre rapidement aux pics de puissance. L’usage de convertisseurs de puissance est requis pour fournir une énergie exploitable, ainsi que pour gérer ses caractéristiques. La connexion des DERs au réseau amène cependant des problématiques nouvelles, principalement en ce qui a trait à la stabilité et à la qualité de l’énergie.

La recherche présentée traite de la connexion d’un convertisseur DC/AC (onduleur) monophasé au réseau, permettant à des panneaux photovoltaïques d’y injecter la puissance produite. Plus précisément, il s’agira d’établir la loi de commande du convertisseur en s’assurant de sa stabilité, de la robustesse du contrôle, ainsi que de la qualité de l’énergie produite. Les performances du système conçu devront alors se conformer aux normes et standards en vigueur. Le fait que le convertisseur soit à haute densité (faibles éléments passifs) et que sa fréquence de commutation est très élevé complexifie la conception de sa commande.

La modélisation du système sera établie pour pouvoir procéder à une analyse fréquentielle. Puis, la synchronisation du convertisseur au réseau sera assurée par une PLL. Enfin, la stratégie de régulation assurant stabilité et robustesse sera présentée. Une attention particulière sera portée au dimensionnement des éléments de la commande, où nous chercherons à obtenir des valeurs optimales. Pour cela, une nouvelle méthode de dimensionnement est proposée, avec laquelle il est possible pour un utilisateur de fixer de nouvelles valeurs rapidement, et de connaitre dans la foulée leurs effets de manière quantitative sur le comportement du système. Celui-ci sera testé et validé en simulation. Les résultats montrent que son comportement est conforme au standard IEEE-1547 prédominant en Amérique du Nord. Le convertisseur est capable d’opérer dans des conditions anormales de tension et de fréquence, sa réponse en condition de faute est rapide, et le régime permanent ne souffre d’aucune erreur statique. Finalement, nous étudierons la compensation harmonique du système dans le cas d’un réseau pollué, compensation qui sera assurée pour un dimensionnement spécifique.


identifier: Benhalima, Seghir  (2019). Modélisation et contrôle des systèmes éoliens-solaire intégrés au réseau VSC-HVDC.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
VSC-HVDC
éolienne offshore
photovoltaïque
PMSG
MADA
multi-terminal
MPPT
Câble CC sous-marin
Unified
ANFIS
adaline contrôle
SRF
qualité d’énergie
intelligence artificielle
micro-réseau

abstract:
Pour assurer, la forte demande mondiale en énergie électrique et le désir de préserver l’environnement ont pour effet que le monde se tourne vers les énergies renouvelables. Afin de bien utiliser cette énergie, nous devons utiliser des mécanismes efficaces pour produire et livrer l’énergie électrique aux consommateurs d’une manière fiable, efficace et durable.

En effet, plus le réseau électrique devient intelligent, plus il devient sensible aux différents défauts, à la variation climatique et aux harmoniques. Dans ces circonstances, des contributions dans cette thèse ont été menées dans le but de rendre la connexion de l’énergie renouvelable au réseau plus intelligent et sécuritaire. Cette thèse de recherche propose des stratégies de contrôle avancées et innovantes pour rendre l’intégration de l’énergie renouvelable au réseau haute tension AC et CC plus efficace et plus sûr tout en gérant automatiquement l’écoulement de puissance entre différentes sources et charges.

Dans ce contexte, et afin d’avoir une meilleure synchronisation entre les différents systèmes (Production/Transport/Synchronisation), cette recherche se focalise sur la maximisation de l’énergie produite. Dans cette thèse, des recommandations telles que les commandes avec estimateurs de filtre de Kalman et des régulateurs intelligents comme l’ANFIS intégrés dans les méthodes classiques et intelligentes sont introduites pour extraire le maximum de la puissance de l’éolienne et du système photovoltaïque. Ces commandes offrent de nombreux avantages, notamment un contrôle précis, un rendement élevé, une régulation meilleure de la tension du bus CC et l’atténuation des défauts.

Historiquement, les problèmes de défauts (AC et CC) ont fait l’objet de recherche, les différentes méthodes de correction seront citées dans la revue de littérature de cette thèse. Une analyse qualitative relative à ce phénomène a été rapportée (conception des hacheurs /l’ouverture des disjoncteurs AC /résistance branchée sur le rotor de la machine /SFCL). Ces méthodes sont actuellement mal adaptées pour corriger les défauts qui causent l’arrêt des éoliennes, la détérioration des convertisseurs et des générateurs ou la coupure totale de l’électricité. La contribution apportée par cette thèse, pour corriger les défauts est la modélisation des convertisseurs avec l’application des commandes basées sur l’intelligence artificielle afin de corriger les problèmes de la tension, améliorer la qualité de l’énergie et la stabilité du système.

Les centrales photovoltaïques reliées aux autres sources renouvelables posent certains problèmes lorsqu’elles sont intégrées au réseau électrique. L’un des principaux objectifs de cette recherche est de développer une technique de contrôle intelligent robuste qui offre une fonctionnalité de régulation de tension et facilite l’écoulement de puissance vers le réseau.

L’algorithme de commande SRF développé à base de PI-anti-Windup est une contribution appliquée à l’onduleur VSC connecté au réseau, qui a comme résultat d’améliorer les puissances actives (P), réactive (Q) générées par le système hybride (PV-éolienne) et permet de réguler la tension du réseau AC incluant une régulation rapide de la tension du bus CC tout en minimisant la distorsion harmonique totale (THD). L’efficacité et la robustesse du système proposé sont démontrées par des résultats simulés et vérifiés par l’expérience au laboratoire GREPCI.

Une autre contribution, la méthode SMC (contrôle en mode de glissement) appliquée au parc offshore VSC-HVDC assure l’efficacité et la robustesse du système non linéaire. Cette solution prend en compte le cas de conditions sévères d’instabilité et de variation brusques.

Une nouvelle approche de protection basée sur le hacheur CC a été introduite dans le système VSC-HVDC. Ceci atténue l’effet de défaut du bus CC positif et assure un fonctionnement stable, sûr et efficace de l’énergie produite par les parcs éoliens offshore transférée vers la station onshore en respectant les normes de qualité d’énergie électrique.

La commande intelligente artificielle (Adaline) à base de (l’ANFIS et unfied) a été introduite dans les systèmes de petites et de grandes tailles et elle offre plusieurs contributions :
 Avoir un MPPT sans oscillation. Le régulateur ANFIS avec une conception optimale des paramètres est utilisé pour obtenir une réponse dynamique rapide lors d’un changement brusque d’irradiation solaire ;
 L’algorithme Adaline est utilisé pour estimer le courant de la source afin d’assurer l’écoulement de la puissance et de le rendre stable avec une amélioration élevée de la qualité d’énergie au PCC. Pour cette approche, la boucle (PLL) n’est pas utilisée, ce qui minimise le risque de perte de contrôle pendant la perturbation de la tension ;
 L’algorithme Adaline à base d’ANFIS régulait bien la tension de bus CC, la tension alternative et les courants de source. Le régulateur ANFIS a permis la régulation des signaux de sortie avec une réponse dynamique rapide et sans aucune saturation pendant les transitions ;
 Avec l’ANFIS, le convertisseur élévateur CC-CC est plus efficace, même à faible rayonnement solaire. En sélectionnant la tension PV de sortie légèrement inférieure à la tension du circuit intermédiaire (CC), l’inductance du convertisseur élévateur continu-continu est plus faible et la tension de l’interrupteur est réduite.

Enfin, cette recherche prend en compte un micro-réseau à petite et grande échelle incluant les photovoltaïques, des éoliennes synchrones et asynchrones et des charges. Une nouvelle stratégie de contrôle intelligent a été développée afin de répondre aux exigences de la régulation de fréquence et de tension ainsi qu’à la synchronisation des sources avec les réseaux.

Cette thèse apporte des contributions à la fois théoriques et pratiques sur l’énergie renouvelable connectée aux réseaux.


identifier: Nkeumaleu, Aurel Thibaut  (2019). Synthèse de points quantiques de carbone photoluminescents biosourcés : application à la détection d'ions métalliques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
points quantiques de carbone
micro-ondes
fluorescence
extinction de fluorescence
drêche de brasserie
ions métalliques

abstract: La drêche de brasserie se forme en grande quantité lors de la fermentation de la bière. Sa propriété de biodégradabilité crée plusieurs options pour sa valorisation. Nous proposons ici une méthode alternative pour réduire les déchets et ajouter de la valeur à la production de bière en exploitant cette source riche en carbone comme précurseur pour la production de nanoparticules de carbone (PQC). Les points quantiques de carbone présentent d'excellentes caractéristiques de fluorescence et une dispersibilité dans l'eau élevée. Leurs différentes propriétés, notamment leur forte photoluminescence et leur faible toxicité, leur confèrent une certaine notoriété au sein des multiples points quantiques. Les points quantiques (QDs) sont des nanocristaux de taille similaire aux protéines (2-10 nm) dont la longueur d’onde d’émission dépend de leur taille et de leur composition. Il est donc très important d’envisager des solutions non toxiques quant à la préparation et l’utilisation des points quantiques. Aussi, caractériser les points quantiques passe par la mesure des propriétés optiques de ces particules. Deux principales mesures sont mises en évidence : La mesure d’absorbance dont le principe traite des transitions entre état fondamental et état excité des échantillons, et les mesures de fluorescence qui mettent en jeu des transitions depuis l'état excité jusqu'à l'état fondamental. Plusieurs études ont également mis en évidence la synthèse des PQC à partir de sources biologiques, telles que le lait, le jus de citron et les pelures d'orange. Différentes méthodes de synthèse ont également été explorées, parmi lesquelles: l'hydrothermal, l'ablation laser. Cependant, très peu d'études démontrent que les PQC peut être synthétisés à l'aide d'un simple réacteur microondes en utilisant la drêche de brasserie comme précurseur, d'où l'intérêt de se concentrer sur la question. Notre recherche consiste donc principalement à mettre au point une méthode alternative pour valoriser ces déchets industriels produits en grande quantité par les brasseries. De manière spécifique, ce mémoire étudie le potentiel des PQC faits à base de drêche de brasserie à servir de capteurs pour la détection des ions métalliques qui représentent une source de pollution réelle au-delà d'un certain seuil. La méthodologie élaborée consiste à une méthode de synthèse complète, comprenant la carbonisation de la source de carbone de départ, l’addition a la masse carbonisée un volume d’eau jouant le rôle de solvant qui facilite l’extraction des PQC et enfin l’extraction des PQC en utilisant un rayonnement microondes. Pour caractériser les PQC produits, nous évaluons l'absorbance du PQC obtenue avec un spectrophotomètre UV afin de déterminer la plage d'absorbance optimale de nos particules. Les tests de spectrophotométrie de fluorescence permettent une  valuation comparative des effets sur l'émission des différents échantillons en fonction des variations apportées aux réactifs. La distribution et la taille des particules générées selon les mêmes paramètres initiaux de la réaction sont déterminées par un microscope à transmission électronique. Une analyse élémentaire est faite à l’aide d’un spectroscope à rayons X (XPS). Avec un spectroscope infrarouge à transformée de Fourier, les différents groupes fonctionnels présents dans la structure des PQC sont déterminés. Ainsi, mesurer l'intensité de photoluminescence des PQC permet de mieux comprendre les variations de cette intensité et les limites d'absorbance et d'émission lorsque les PQC sont soumis à certaines conditions (changement de quantité de réactifs, temps de réaction, nature des réactifs). Le potentiel d'application des PQC comme capteur pour la détection des ions métalliques en mesurant la variation d'intensité de fluorescence des PQC en fonction de la variation de la concentration en ions cuivre, fer et aluminium par le principe d'extinction de fluorescence. Les résultats obtenus montrent que les PQC formés sont sensibles à la variation de la concentration des différents métaux testés avec des coefficients de corrélation variant pour chaque type de métaux. De manière générale, l’'interaction des points quantiques de carbone (PQC) avec les ions métalliques provoque une extinction de la fluorescence des PQC, ce qui est probablement dû au processus de transfert d'énergie entre les PQC en tant que donneurs et les ions métal en tant qu’accepteurs.


identifier: Laraki, Mohamed-Hamza  (2019). L'étude de la gestion d'énergie dans les systèmes résidentiels raccordés aux réseaux autonomes dans le Nord québécois.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
énergies renouvelables
réseau autonome
contrôle centralisé
contrôle par mode de glissement

abstract:
Jusqu’aujourd’hui, la majorité des communautés isolées au Canada utilisent le générateur diesel, qui est une solution assez coûteuse et polluante, pour subvenir à leurs besoins en électricité. Malgré les inconvénients indéniables de cette solution, elle a été la plus utilisée pour plusieurs années compte tenu de sa fiabilité et de sa disponibilité. De nouvelles solutions ont été étudiées et proposées qui consistent à intégrer des sources d’énergies renouvelables (Éolien, solaire...) avec des générateurs diesel ce qui aurait un impact positif sur le coût de production de l’électricité ainsi que le taux d’émission des gaz à effet de serre. En revanche, ces solutions présentent plusieurs défis de point de vue, conception, contrôle et gestion efficace de l’énergie.

Dans cette optique, le système étudié dans ce travail se compose d’un générateur diesel, une éolienne, une batterie et un système de stockage d’énergie sous forme d’hydrogène se composant d’une pile à combustible, d’un électrolyseur et d’un réservoir d’hydrogène. Un contrôle centralisé a été utilisé dans ce travail pour optimiser au maximum la gestion de l’énergie tout en assurant une régulation de la tension et de la fréquence. Une nouvelle stratégie de contrôle centralisé de l’énergie basée sur la programmation dynamique a été proposée pour cette topologie. La stratégie proposée a pour but principal de prolonger la durée de vie de la batterie tout en réduisant l’utilisation du générateur diesel. Les consignes de références des puissances sont ensuite envoyées aux contrôleurs locaux du générateur diesel, du convertisseur élévateur de la pile à combustible et du convertisseur abaisseur de l’électrolyseur pour extraire la puissance optimale. L’extraction de la puissance maximale de l’éolienne à vitesse variable est assurée par la méthode MPPT. Le convertisseur hacheur-élévateur associé à la batterie assure quant à lui la régulation du bus CC. Un nouveau contrôle a été proposé pour l’onduleur du système en se basant sur le contrôle par mode de glissement avec estimation par temps de retard. Ce contrôle se distingue par sa capacité à contrôler le système même avec la présence des incertitudes ou des imprécisions dans les paramètres du système permettant ainsi le fonctionnement du système sous plusieurs points de fonctionnement. La performance du système proposé a été testée et validée en utilisant MATLAB/SIMULINK.


identifier: Charbonneau, Philippe  (2019). Évaluation de l'impact de l'incarnation d'un égo-avatar temps réel sur la marche.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
égo-avatar temps-réel
analyse de la marche
réalité virtuelle
temps

abstract: Dans les dernières années, la réalité virtuelle (RV) est devenue de plus en plus accessible et de moins en moins dispendieuse. Étant donné cette facilité d’accès, un grand nombre d’études ont continué d’utiliser la RV, qui était déjà disponible auparavant, mais à des coûts beaucoup plus grands. Avec la RV, il est possible de placer un utilisateur dans un environnement virtuel (EV) ainsi que de lui donner un corps virtuel nommé égo-avatar. Cet égo-avatar, lorsque présenté en temps réel, offre un retour visuel montrant ses propres mouvements dans le monde virtuel. Il a été montré que les égo-avatar ont un impact sur le comportement psychologique, tel que d’influencer les patrons de rythme ainsi que la fluidité des mouvements lorsque l’on joue du tambour. Il a également été montré que les égo-avatars peuvent induire une dérive du mouvement lorsque l’égo-avatar est contrôlé pour dévier du mouvement d’un participant. Par exemple, lorsqu’une personne réalise un déplacement de main avec une main virtuelle décalée de la position réelle de sa main, elle utilise la position de la main virtuelle pour réaliser la tâche. Dans le domaine de la réadaptation de la marche, les égo-avatars sont également utilisés. Ces égo-avatars sont généralement utilisés afin de donner un retour visuel au participant marchant dans un EV, ou pour induire un changement moteur. Cependant, aucune étude ne vise à isoler l’impact de ces égo-avatar sur la marche. Il est intéressant alors de se demander quel est l’impact de ces égo-avatars sur la marche. L’objectif de cette étude est d’évaluer et de quantifier l’impact que les égo-avatars peuvent avoir sur la marche en RV, plus précisément quels paramètres spécifiques d’un patron de marche peuvent être changés par la présence de ces égo-avatars. Les participants ont alors été présentés à deux études. La première nomme étude A visait à isoler l’impact qu’un égo-avatar temps réel peut avoir sur la marche. Lors de cette étude, les participants ont eu à marcher dans quatre environnements, réels et virtuels, différents ainsi qu’avec et sans présence d’un égo-avatar temps réel. L’absence d’égo-avatar semble induire un comportement moteur plus confiant, caractérisé par de plus grands pas et une cadence plus élevée dans le monde virtuel. La seconde étude, étude B, vise à évaluer l’impact de deux égo-avatars différent sur le patron de marche en RV. Les participants ont eu à effectuer une tâche motrice, soit de marcher en effectuant une tâche de placement de pied, dans deux conditions différentes, soit avec un égo-avatar à l’apparence humaine et avec un égo-avatar ressemblant à la créature fictive de Godzilla. La différence d’avatar n’induit pas de changement dans le patron moteur des participants, par contre les participants exagère significativement leurs mouvements au moment d’exécuter la tâche motrice lorsqu’ils incarnent le personnage de Godzilla. Les participants sous-évaluent également le temps lorsqu’ils incarnent le personnage de Godzilla. Finalement, les résultats qui sont ressortis de cette étude montrent qu’un égo-avatar temps réel n’induit pas de changement dans le comportement moteur lors de la marche, mais l’apparence de celui-ci peut influencer le comportement d’un participant lorsqu’il effectue des tâches motrices ciblées.


identifier: Rodriguez Avella, Katherine  (2019). Evaluating dissolved organic matter loads in tropical alpine rivers using FDOM measurements.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: matière organique dissoute

subject: carbone organique dissous

subject: matière organique dissoute fluorescente

subject: analyse des facteurs parallèles

subject: spectroscopie de fluorescence

subject: qualité de l'eau

abstract: Peru is home to about 70% of the world’s tropical glaciers. However, due to climate change mainly, they have lost 40% of their surface area since the 1970s. This retreat has been decreasing the meltwater contribution to the streams especially in the dry season, which increases the concentration of contaminants. Dissolved organic matter (DOM) is an indicator of water quality as it is influenced by natural as well as by anthropogenic activities. Quantifying and characterizing DOM is challenging because of its complexity. Recent technological development allows us to quantify and/or qualify fluorescent dissolved organic matter (FDOM), the fraction of DOM that has fluorescence properties, by employing portable fluorometers or benchtop measurements of fluorescence spectroscopy coupled with parallel factor analysis (PARAFAC). The objective of this research was to evaluate the evolution of FDOM measurements throughout two glacierized tropical alpine watersheds in Peru: the Shullcas and the Upper-Santa. Using a portable fluorometer equipped with a CDOM/FDOM sensor and a portable multimeter, 38 on-site measurements of FDOM, pH and turbidity were completed. Simultaneously 38 samples were taken to be analyzed with fluorescence spectroscopy followed by parallel factor analysis. FDOM results performances were compared with Dissolved Organic Carbon (DOC) measurements using high-temperature catalytic oxidation used as a reference method. Our results show that the portable fluorometer readings are limited to the portion of fluorescent dissolved organic matter that corresponds to humiclike substances due to the narrow bandwidth of the sensor used. The fluorescence spectroscopy coupled with PARAFAC was the only method able to both differentiate between potential sources of DOM and estimate relative concentrations of different organic substances types. The ability of the method to provide accurate estimations of the total FDOM load at the watershed scale remains, however, to be proven. Among others, this study shows cities have a strong impact on the water quality of studied catchments, mainly due to the absence of proper sewage systems.


identifier: Saab, François  (2019). ParallelLCA : a foreground aware parallel calculator for life cycle assessment.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
analyse de cycle de vie (ACV)
solveur hybride ACV
ACV parallèle
ACV distinguant l’avant plan

abstract:
Life Cycle Assessment (LCA), which aims to assess the environmental impacts during the life cycle of a system product (S) (e.g., production of aluminum in Quebec), can be used to compare different systems built with different types of materials to determine which is the least harmful to the environment. The calculation in LCA represents a computational challenge as it is dependent on the size of the system, the number of iterations in the Monte-Carlo simulation, and the number of uncertain variables in the system. First, the solving of a linear system of dimensions in the order of 10,000 equations by 10,000 unknown variables is required for the base case. Second, the building of a graph iterative in nature with minimum dimensions of 10,000 vertices. Third, the computing of a Monte-Carlo simulation requiring several thousands of iterations to converge is to be computed. Finally, a sensitivity analysis which requires the computing of millions of correlations between vectors each having a dimension that is proportional to the number of iterations in the Monte-Carlo simulation.

To best solve the computational challenges present in LCA, this research benefits from well established libraries that solve large sparse linear systems and performs large sparse matrix computing. Also, this thesis adopted mathematical optimizations that removed the matrix inverse step from the contribution analysis module, which is very expensive, as well as other algorithmic optimizations that removed the large and variant part of the LCA supply-chain from the matrix component of the various calculation phases. Furthermore, this research experimented with libraries such as OpenMP, MPI, and Apache Spark to parallelize the computation.

First, the thesis will discuss the literature regarding these computational opportunities. Second, it will present a proposed LCA calculator for implementing an efficient LCA computation. Finally, it will present the performance of computing the different phases of LCA for various dimensions of the system (S) and concludes with suggestions for improvement and future development.


identifier: Ghazal, Sam  (2019). Using machine learning models to predict oxygen saturation following ventilator support adjustment in critically ill Children : a single center pilot study.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

abstract: Clinical experts in mechanical ventilation are not continuously at each patient’s bedside in an intensive care unit to adjust mechanical ventilation settings and to analyze the impact of ventilator settings adjustments on gas exchange. The development of clinical decision support systems analyzing patients’ data in real time offers an opportunity to fill this gap. The objective of this study was to determine whether a machine learning predictive model could be trained on a set of clinical data and used to predict hemoglobin oxygen saturation 5 min after a ventilator setting change. Data of mechanically ventilated children admitted between May 2015 and April 2017 were included and extracted from a high-resolution research database. More than 7.105 rows of data were obtained from 610 patients, discretized into 3 class labels. Due to data imbalance, four different data balancing process were applied and two machine learning models (artificial neural network and Bootstrap aggregation of complex decision trees) were trained and tested on these four different balanced datasets. The best model predicted SpO2 with accuracies of 76%, 62% and 96% for the SpO2 class “< 84%”, “85 to 91%” and “> 92%”, respectively. This pilot study using machine learning predictive model resulted in an algorithm with good accuracy. To obtain a robust algorithm, more data are needed, suggesting the need of multicenter pediatric intensive care high resolution databases.


identifier: Camara, Lassana  (2019). Planification tactique-opérationnelle des chaînes d'approvisionnement durables en boucle fermée (logistique inverse).  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: optimisation

subject: gestion de la chaîne d'approvisionnement

subject: développement durable

subject: chaîne d'approvisionnement en boucle fermée

subject: planification tactique-opérationnelle

abstract:
La dégradation des ressources naturelles et la pollution de l’environnement obligent les entreprises à se préoccuper des impacts néfastes que peuvent causer leurs activités sur l’environnement. Cette nouvelle façon de penser est essentielle pour atteindre un succès durable des chaînes d’approvisionnement. Par conséquent, étudier le cycle de vie des produits fabriqués peut aider les entreprises à avancer économiquement, puisque beaucoup de ces produits usagés peuvent être recyclés. Les gestionnaires se sont donc penchés sur la planification des chaînes d’approvisionnement durable en boucle fermée. Celle-ci permet de gérer conjointement le flux direct et le flux inverse des réseaux logistiques de façon à rentabiliser les produits en fin de vie. Ce faisant, les entreprises peuvent générer des profits sans causer des dommages à leur entourage et ainsi perdurer dans le temps. C’est dans cette logique que s’inscrit ce travail de recherche, visant plus particulièrement l’optimisation conjointe de la production de nouveaux produits et du recyclage des produits usagés.

Dans ce travail, nous avons effectué une étude récente de la littérature dans le but d’analyser les différents modèles d’optimisation présentés par les chercheurs et de proposer un modèle efficace. Après avoir fait une étude de la littérature, nous avons mis en place deux modèles mathématiques : un modèle permettant d’analyser les décisions tactiques d’une chaîne approvisionnement en boucle fermée et un modèle qui tient compte des décisions opérationnelles dans la même chaîne. Le raisonnement appliqué est décrit comme suit. Tout d’abord, il faut effectuer la résolution du premier modèle mathématique permettant d’établir le plan optimal d’approvisionnement et de production dans le cas où les usines étudiées ne sont pas soumises aux phénomènes aléatoires de pannes et de réparations et ainsi valider les résultats par des analyses de sensibilité. Ensuite, on doit procéder à la résolution du deuxième modèle mis en place lorsque les usines sont soumises à des phénomènes aléatoires de pannes et de réparations. La robustesse de ce modèle est aussi testée par une des analyses de sensibilité.