identifier: Zerouali Boukhal, Younes  (2014). Localisation de l'activité cérébrale synchrone en neuroimagerie électromagnétique et connectivité fonctionnelle.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Réseaux neuronaux (Neurobiologie)
Connectivité des graphes.
Électroencéphalographie.
Magnétoencéphalographie.
Ondelettes.
connectivité
fonctionnel
synchrone
synchronie
problème inverse
ondelettes analytiques
ridges

abstract:
Le cerveau est l’interface physiologique permettant à un organisme de générer des comportements adaptés à son environnement. Il intègre les influx sensoriels de diverses modalités, telles la vision et l’audition, et génère une représentation de son environnement, encodée dans les neurones. Les théories actuelles postulent que cet encodage est un processus actif qui implique un échantillonnage sélectif des influx sensoriels. Le mécanisme par lequel diverses populations neuronales, portant chacune une information parcellaire sur l’environnement sensoriel, génèrent une représentation cohérente constitue la question majeure de cette thèse.

Cette question est abordée ici sous le thème de la connectivité fonctionnelle, soit la mise en place de réseaux dynamiques de connectivité qui permettent le partage d’informations entre une sélection de populations neuronales distantes. La connectivité fonctionnelle vise ainsi à identifier les corrélats neurophysiologiques des fonctions cérébrales par l’étude des interactions entre les décours temporels de l’activité neuronale.

Cette approche fait l’objet, à l’heure actuelle, d’un effort de recherche majeur en neurosciences. Celle-ci a pris naissance dans les travaux de Gray et al. (1989) démontrant que les interactions à l’échelle du neurone, enregistrées au moyen d’électrodes intracellulaires, marquent des processus cognitifs qui ne sont pas forcément reflétés dans leur taux de décharge. A l’échelle du cerveau, des enregistrements de l’activité hémodynamique cérébrale ont également montré que certains patrons d’interactions neuronales sont spécifiques à des fonctions particulières, d’où le terme "connectivité fonctionnelle". Cependant, l’activité hémodynamique cérébrale a une échelle temporelle 1000 fois supérieure à celle des interactions neuronales. Cette lacune limite fortement notre capacité à comprendre la dynamique temporelle de la connectivité.

En revanche, l’activité électromagnétique cérébrale offre une résolution temporelle suffisamment fine pour explorer la dynamique de la connectivité fonctionnelle. Cependant, les modalités d’imagerie électromagnétique offrent une résolution spatiale limitée car elles nécessitent la résolution d’un problème inverse indéterminé. L’objectif principal du travail présenté consiste à démontrer l’utilité des méthodes d’imagerie électromagnétique pour l’étude de la connectivité fonctionnelle cérébrale. La méthodologie développée ici vise, dans un premier temps, à repousser les limites spatiales de l’imagerie électromagnétique par deux approches complémentaires : un filtrage adaptatif du signal qui met en évidence l’activité neuronale synchrone et l’adaptation de la méthode de résolution du problème inverse aux signaux filtrés. Le filtrage proposé exploite la représentation temps-fréquences, au moyen d’ondelettes analytiques, des signaux cérébraux. Ces représentations sont utilisées pour extraire les modes oscillatoires dominants par la méthode des "ridges". Ces modes, exprimés sous la forme de signaux analytiques complexes, sont caractéristiques des réseaux neuronaux qui sous-tendent la connectivité fonctionnelle.

Dans un second temps, la méthodologie développée vise à reconstituer les réseaux neuronaux synchrones à partir des signaux analytiques obtenus, et ce au moyen de l’imagerie électromagnétique. Ces derniers ont la propriété d’exprimer la phase instantanée de l’activité des neurones, ce qui permet de décrire leur interaction sous la forme de synchronies de phase. Cette approche est appliquée à l’étude des réseaux neuronaux qui sous-tendent les fuseaux du sommeil.


identifier: Kreitcberg, Alena  (2014). Improvement of the functional properties of nanostructured Ti-Ni shape memory alloys by means of thermomechanical processing.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

format: application/pdf application/pdf

subject: Alliages à mémoire de forme Traitement thermomécanique.

subject: Alliages nickel-titane Fatigue.

subject: Alliages nickel-titane Microstructure.

subject: Nanocristaux.

subject: laminage

subject: extrusion dans les canaux déviés

subject: structure nanocristalline

subject: superplasticité

abstract:
Severe plastic deformation (SPD) is commonly used for nanostructure formation in Ti-Ni shape memory alloys (SMAs), but it increases the risk of damage during processing and, consequently, negatively affects functional fatigue resistance of these materials. The principal objective of this project is, therefore, to study the interrelations between the processing conditions, damageability during processing, microstructure and the functional properties of Ti-Ni SMAs with the aim of improving long-term functional performances of these materials by optimizing their processing conditions.

First, microstructure and fatigue properties of Ti-Ni SMAs  were studied after thermomechanical treatment (TMT) with different combinations of severe cold and warm rolling (CR and WR), as well as intermediate and post-deformation annealing (IA and PDA) technological steps. It was shown that either when WR and IA were introduced into the TMT schedule, or CR intensity was decreased, the fatigue life was improved as a consequence of less processing-induced damage and higher density of the favorable B2-austenite texture. This improvement was reached, however, at a price of a lower multi-cycle functional stability of these materials, the latter being a direct consequence of the microstructure coarsening after higher-temperature lower-intensity processing. At the end of this study, however, it was not possible to distinguish between contributions to the functional performances of Ti-Ni SMAs from different processing-related features: a) grain/subgrain size; b) texture; and c) level of rolling-induced defects.

To be capable of separating contributions to the functional properties of Ti-Ni alloys from grain/subgrain size and from texture, the theoretical crystallographic resource of recovery strain after different TMTs and, therefore, different textures, were calculated and compared with the experiment. The comparative analysis showed that the structural factors (grain/subgrain size) strongly dominate the texture contributions, and therefore, there is no real alternative to having nanocrystalline Ti-Ni alloys, if one needs to maximize the Ti-Ni alloys functional properties. Since the creation of such a microstructure requires the use of severe cold deformation techniques and neither of these techniques can be completely exempt from defects, it was deemed necessary to compare the damage tolerance of nanocrystalline Ti-Ni alloys to that of their nanosubgrained and mixed nanocrystalline/nanosubgrained counterparts.

With this objective in mind, a detailed analysis of interrelations between the level of the CR/WR-induced damage (edge microcrack size and concentration) and the fatigue life of Ti-Ni SMAs was carried out. It was shown that nanocrystalline structure provides higher tolerance to small-crack propagation than nanosubgrained or mixed nanocrystalline/nanosubgrained structures, and that low-temperature deformability of these alloys has to be improved to benefit from the property-enhancement potential of nanocrystalline structure.

To broaden our knowledge in the field of Ti-Ni alloy deformability, the strain-rate sensitivity of these alloys was studied. Different microstructures, varying from the coarse- to ultrafine-grained, were created by means of equal-channel angular pressing (ECAP) and subjected to strain-rate sensitivity testing. As a result, the material with ultrafine-grained microstructure demonstrated an improved deformability as compared to the coarse-grained structure, at any deformation temperature. Moreover, it was determined that the smaller the grain size, the lower the temperature and the higher the strain-rate at which superplasticity occurs. Based on the results obtained, combined thermomechanical processing (ECAP at elevated températures followed by CR) was proposed and validated in terms of structural refinement with reduced level of processing-induced defects.

Scientific contributions
This thesis contributes to the advancement of knowledge in the field of Ti-Ni SMAs’processing-structure-properties interactions, and the main conclusions of this study can be summed-up as follows:
• Nanocrystalline Ti-Ni alloys significantly outperform nanosubgrain Ti-Ni alloys in terms of the absolute values and stability of their single- and multiple-cycle functional properties (superelasticity and shape memory characteristics). The main factor limiting the number of cycles to failure of the nanocrystalline alloys is the processing-related damage.
• The structure of Ti-Ni alloys plays significantly higher role in the realization of their functional potential that does their texture.
• In terms of fatigue life, the nanocrystalline structure has lower small-crack sensitivity than does the nanosubgrained structure.
• Grain refinement makes it possible to improve deformability of Ti-Ni alloys at any temperature.
• To produce nanocrystalline Ti-Ni SMAs free of processing-induced-defects, a novel three-step processing is proposed (ECAP+CR+PDA): grain-refining severe plastic deformation at elevated temperatures (ECAP), followed-up by amorphizing SPD at low temperatures (CR), and ended-up by nanocrystallizing post-deformation heat treatment (PDA).


identifier: Lacoma, Hubert  (2014). Analyse multi-échelles par ondelettes complexes : application aux signaux électrophysiologiques intracrâniens chez les patients épileptiques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Électroencéphalographie.
Cerveau Analogies électromécaniques.
Épilepsie Prévention.
Analyse multiéchelle.
Ondelettes.
intérictal
phase
préictal
EEG
intracrânien
coefficients dominants
fractal

abstract:
L’objectif principal de cette étude est la conception d’un environnement de calcul logiciel, visant à mettre en place des outils d’analyse, dédiés à la caractérisation des signaux d’électroencéphalogrammes (EEG) intracrâniens chez les patients souffrants d’épilepsie. Plus précisément, cette étude vise à discriminer les phases préictales (avant la crise) des phases interictales (entre les crises).

Lors de l’étude des signaux EEG, on observe trois caractéristiques. La première est la présence d’un comportement en loi de puissance de la densité spectrale de puissance (DSP). Ce comportement de la DSP présenté dans les travaux de Yamaguchi (2003) pourrait s’expliquer par la présence d’invariance d’échelles dans le signal. La seconde est l’augmentation du nombre d’oscillations hautes fréquences (OHF) à l’approche d’une crise. Ce résultat présenté par Zijlmans et al. (2011) implique une modification de l’allure de la DSP à l’approche de la crise. La troisième est l’utilisation de signaux EEG intracrâniens qui permettent d’observer les hautes fréquences grâce à un bon rapport signal sur bruit (RSB). Ces trois caractéristiques permettent d’envisager l’étude des propriétés d’invariance d’échelles pour la discrimination des phase interictales et préictales. Une des contributions de ce mémoire a été de développer un estimateur des propriétés d’invariance d’échelles qui utilise les ondelettes complexes symétriques de Daubechies introduites par Lina et Mayrand (1993). Ces ondelettes améliorent les performances de l’estimateur ainsi que la précision temporelle lors du calcul ondelettes. Une autre contribution significative est l’application de l’estimateur aux signaux EEG intracrâniens en utilisant une méthodologie à fenêtre glissante basé sur le test d’hypothèse.

L’utilisation de cette méthodologie sur des signaux EEG intracrâniens chez des patients épileptiques durant la phase interictale et préictale a confirmé la présence de propriétés d’invariance d’échelles. Cette application a aussi montré des variations significatives de ces propriétés lors du passage de la phase interictale à la phase préictale. Ces résultats ont conduit à une collaboration avec l’Institut Neurologique de Montréal dans le cadre de la prédiction des crises épileptiques. Les résultats issus de cette collaboration viennent corroborer le diagnostique établit par le neurologue et permettent une amélioration des performances de l’algorithme de prédiction.


identifier: Ben Salah, Firas  (2014). Modélisation de la propagation des incertitudes des mesures sur l'aube d'une turbine hydraulique par Krigeage et simulations stochastiques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Turbines hydrauliques.
Turbines Aubes Détérioration.
Incertitude de mesure.
Analyse spatiale (Statistique)
Krigeage.
Analyse stochastique.
simulations stochastiques
propagation spatiale des incertitudes
paramétrisation surfacique

abstract:
Ce projet de recherche est une contribution pour estimer la propagation des incertitudes des mesures expérimentales. Le krigeage, une méthode d’interpolation spatiale utilisée en géostatistique, a été exploité pour prédire les mesures manquantes d’une part et pour conditionner les simulations stochastiques d’autre part. Les simulations stochastiques conditionnelles ont réussi à franchir l’effet de lissage causé par le krigeage et ont abouti à une cartographie des estimations des mesures manquantes et des incertitudes de mesure qui y sont associées.

L’interpolation spatiale des mesures expérimentales a pour  but d’ajuster (calibrer) les calculs réalisés suite à des simulations par des éléments finis ÉFs. Les codes actuels permettent une simple estimation de la charge statique appliquée sur l’aube de la turbine, mais ils sont incapables de quantifier la charge dynamique. L’objectif est de prédire à partir de quelques mesures localisées spatialement le reste des contraintes ainsi que la propagation spatiale des incertitudes. Le travail repose sur une analyse variographique, à partir des résultats des simulations par des ÉFs. L’hypothèse majeure du présent projet stipule que la « vraie » mesure aura la même structure (morphologie) de variabilité spatiale que les résultats des simulations par des ÉFs.

On a réussi à estimer adéquatement l’incertitude spatiale sur une éprouvette à encoches, puis sur une zone de l’aube d’une turbine hydraulique. On est parvenu à prédire la totalité des mesures manquantes à partir d’un échantillon de l’ordre de 1% du domaine d’étude. Les tests statistiques ont confirmé la validité de nos résultats avec des coefficients de corrélation ajustés qui dépassent les 90% pour les deux cas d’études. Finalement, l’approche utilisée a démontré sa capacité pour des domaines d’étude 2D ainsi que 3D. Dans une perspective de recherche ultérieure, on pourra procéder, d’une part, à une optimisation d’échantillonnage en analysant le nombre optimal ainsi que les localisations idéales des mesures et d’autre part à l’approche bayésienne qui utilisera nos résultats comme des données primaires à priori.


identifier: Sauveur, Paula  (2014). Gestion efficiente et écoresponsable des données sauvegardées dans l'infonuagique : bilan énergétique des opérations CRUD (créer, lire, modifier et effacer) de MySQL-Java stockées dans un nuage privé.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Infonuagique Économies d'énergie.

subject: Systèmes d'information Économies d'énergie.

subject: Bases de données relationnelles.

subject: Bases de données Gestion Logiciels.

subject: Java (Langage de programmation)

subject: CRUD

subject: opération

subject: gestion efficiente et écoresponsable

subject: données informatiques

subject: bilan énergétique

subject: stockage

subject: nuage privé

subject: infonuagique (cloud computing)

subject: unité central de traitement (UCT)

subject: opérations CRUD (créer

subject: lire

subject: modifier et effacer)

subject: System.nanotime()

subject: MySQL

subject: temps d’exécution total

subject: requêtes SQL INSERT

subject: SELECT

subject: UPDATE

subject: DELETE

abstract: Les technologies de l’information et des communications (TIC) permettent de générer de plus en plus des données et de conserver des renseignements. Leur surcroissance dans les centres de traitement des données (CTD) et dans les disques durs des ordinateurs crée des problèmes de capacité. La matrice CRUD (create, read, update, delete) est un outil conceptuel qui illustre les interactions de divers processus en informatique. Elle est utilisée pour mesurer le cycle de vie du contenu d’une base de données, soit l’insertion « C », la lecture « R », la mise à jour « U » et la suppression « D » des données qu’elle contient. Ces opérations fragmentées sont assimilées aux requêtes INSERT, SELECT, UPDATE et DELETE dans le système de gestion de base de données MySQL. Sous le langage de programmation Java, la commande « System.nanotime() » mesure le temps d’exécution total pour chacune des activités traitées sur un ordinateur et sauvegardées dans un CTD local pour les comparer à celles stockées dans un nuage privé. Le temps d’exécution total, la puissance énergétique de l’unité centrale de traitement (UCT) et le pourcentage d’utilisation du processeur permettent de calculer l’énergie totale en joules consommée par les requêtes SQL exécutées de façon synchrone et asynchrone, individuellement et en séquences. L’objectif est de caractériser le profil énergétique des données sauvegardées dans l’infonuagique pour déterminer si le nuage apporte à l’ordinateur une réduction d’énergie aussi notoire que semble dire la position majoritaire dans le milieu scientifique. Les résultats démontrent que selon le type, le taux et la séquence d’activité CRUD traités dans l’ordinateur, le stockage dans les nuages n’est pas toujours l’opération la plus écoresponsable. Avec cette analyse, il est possible pour l’entreprise de comparer pour ces différentes options (lesquelles) du traitement et sauvegarde des données et d’adapter de façon plus écologique la gestion et l’utilisation des opérations CRUD dans l’infonuagique.


identifier: Vilchez Ynca, Ernesto  (2014). Étude comparative d'algorithmes de gestion de l'énergie pour un véhicule hybride à pile à hydrogène.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Véhicules hybrides Combustibles Consommation Modèles mathématiques.

subject: Véhicules hybrides Combustibles Consommation Simulation par ordinateur.

subject: Piles à hydrogène.

subject: algorithme

subject: énergie

subject: gestion

subject: pile à combustible

subject: SimDriveline

subject: SimPowerSystems

abstract:
Ce mémoire réalise une étude comparative des algorithmes de gestion de l’énergie développés pour un véhicule hybride qui a comme sources d’énergie une pile à combustible à hydrogène et une source auxiliaire utilisée comme élément de stockage d’énergie. La caractéristique désirée par les algorithmes développés est d’optimiser la distribution d’énergie entre les sources afin de minimiser la consommation de l’hydrogène de la pile à combustible lors d’un cycle de conduite, en respectant les contraintes de limites de puissance de la PAC et de l’état de charge de la source auxiliaire. De plus, le bilan d’énergie de la source auxiliaire doit être nul à la fin du cycle de conduite.

Un modèle d’un véhicule hybride a été construit au moyen des boîtes à outils SimDriveline et SimPowerSystems du logiciel Matlab/Simulink. Des algorithmes basés sur des règles et sur une optimisation ont été mis au point. Ils sont les suivants : l’algorithme thermostat, l’algorithme proportionnel intégral, l’algorithme de rendement maximal, l’algorithme de logique floue, l’algorithme d’optimisation globale par hybridation des méthodes stochastiques et déterministes, et l’algorithme de minimisation de la consommation équivalente.

Les performances des algorithmes sont évaluées sur trois profils de conduite de courte et longue durée.


identifier: Estrada Pico, Rebeca  (2014). Optimization models for resource management in two-tier cellular networks.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Téléphonie cellulaire.

subject: Femtocellules.

subject: Programmation linéaire.

subject: Transmission sans fil.

subject: accès

subject: bi-niveau

subject: biniveau

subject: hybride

subject: macrocellule

subject: OFDMA

subject: réseau macro-femtocellule

subject: orthogonal frequency division multiple access

subject: lèfemtocell d’accès hybride

subject: réglage de puissance

subject: grappe des femtocellules

subject: optimisation par essaim particulaire

abstract:
Macro-femtocell network is the most promising two-tier architecture for the cellular network operators because it can improve their current network capacity without additional costs. Nevertheless, the incorporation of femtocells to the existing cellular networks needs to be finely tuned in order to enhance the usage of the limited wireless resources, because the femtocells operate in the same spectrum as the macrocell. In this thesis, we address  the resource optimization problem for the OFDMA two-tier networks for scenarios where femtocells are deployed using hybrid access policy.

The hybrid access policy is a technique that could provide different levels of service to authorized users and visitors to the femtocell. This method reduces interference received by femtocell subscribers by granting access to nearby public users. These approaches should find a compromise between the level of access granted to public users and the impact on the subscribers satisfaction. This impact should be reduced in terms of performance or through
economic compensation.

In this work, two specific issues of an OFDMA two-tier cellular network are addressed. The first is the trade-off between macrocell resource usage efficiency and the fairness of the resource distribution among macro mobile users and femtocells. The second issue is the compromise between interference mitigation and granting access to public users without depriving the subscriber downlink transmissions. We tackle these issues by developing several resource allocation models for non-dense and dense femtocell deployment using Linear Programming and one evolutionary optimization method. In addition, the proposed resource allocation models determine the best suitable serving base station together with bandwidth and transmitted  power per user in order to enhance the overall network capacity.

The first two parts of this work cope with the resource optimization for non-dense deployment using orthogonal and co-channel allocation. Both parts aim at the maximization of the sum of the weighted user data rates. In the first part, several set of weights are introduced to prioritize the use of femtocells for subscribers and public users close to femtocells. In addition, macrocell power control is incorporated to enhance the power distribution among the active downlink transmissions and to improve the tolerance to the environmental noise. The second part enables the spectral reuse and the power adaptation is a three-folded solution that enhances the power distribution over the active downlink transmissions, improves the tolerance to the environmental noise and a given interference threshold, and achieves the target Quality of Service (QoS).

To reduce the complexity of the resource optimization problem for dense deployment, the third part of this work divides the optimization problem into subproblems. The main idea is to divide the user and FC sets into disjoint sets taking into account their locations. Thus, the optimization problem can be solved independently in each OFDMA zone. This solution allows the subcarriers reuse among inner macrocell zones and femtocells located in outer macrocell zones and also between femtocells belonging to different clusters if they are located in the same zone. Macrocell power control is performed to avoid the cross-tier interference among macrocell inner zones and inside femtocells located in outer zones.

Another well known method used to reduce the complexity of the resource optimization problem is the femtocell clustering. However, finding the optimal cluster configuration together with the resource allocation is a complex optimization problem due to variable number related to the possible cluster configurations. Therefore, the part four of this work deals with a heuristic cluster based resource allocation model and a motivation scheme for femtocell clustering through the allocation of extra resources for subscriber and “visitor user” transmissions. The cluster based resource allocation model maximizes the network throughput while keeping balanced clusters and minimizing the inter-cluster interference.

Finally, the proposed solutions are evaluated through extensive numerical simulations and the numerical results are presented to provide a comparison with the related works found in the literature.


identifier: Im, Jean-François  (2014). Visualization of large amounts of multidimensional multivariate business-oriented data.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Visualisation de l'information Logiciels.

subject: Données volumineuses.

subject: Bases de données multidimensionnelles.

subject: Entrepôts de données (Informatique)

subject: Gestion Informatique.

subject: matrice de nuages de points

subject: SPLOM

subject: matrice de graphiques généralisées

subject: GPLOM

subject: VisReduce

subject: MapReduce

subject: visualisation incrementale

abstract:
Many large businesses store large amounts of business-oriented data in data warehouses. These data warehouses contain fact tables, which themselves contain rows representing business events, such as an individual sale or delivery. This data contains multiple dimensions (independent variables that are categorical) and very often also contains multiple measures (dépendent variables that are usually continuous), which makes it complex for casual business users to analyze and visualize. We propose two techniques, GPLOM and VisReduce, that respectively handle the visualization front-end of complex datasets and the back-end processing necessary to visualize large datasets.

Scatterplot matrices (SPLOMs), parallel coordinates, and glyphs can all be used to visualize the multiple measures in multidimensional multivariate data. However, these techniques are not well suited to visualizing many dimensions. To visualize multiple dimensions, “hierarchical axes” that “stack dimensions” have been used in systems like Polaris and Tableau. However, this approach does not scale well beyond a small number of dimensions.

Emerson et al. (2013) extend the matrix paradigm of the SPLOM to simultaneously visualize several categorical and continuous variables, displaying many kinds of charts in the matrix depending on the kinds of variables involved. We propose a variant of their technique, called the Generalized Plot Matrix (GPLOM). The GPLOM restricts Emerson et al. (2013)’s technique to only three kinds of charts (scatterplots for pairs of continuous variables, heatmaps for pairs of categorical variables, and barcharts for pairings of categorical and continuous variable), in an effort to make it easier to understand by casual business users. At the same time, the GPLOM extends Emerson et al. (2013)’s work by demonstrating interactive techniques suited to the matrix of charts. We discuss the visual design and interactive features of our GPLOM prototype, including a textual search feature allowing users to quickly locate values or variables by name. We also present a user study that compared performance with Tableau and our GPLOM prototype, that found that GPLOM is significantly faster in certain cases, and not significantly slower in other cases.

Also, performance and responsiveness of visual analytics systems for exploratory data analysis of large datasets has been a long standing problem, which GPLOM also encounters. We propose a method called VisReduce that incrementally computes visualizations in a distributed fashion by combining a modified MapReduce-style algorithm with a compressed columnar data store, resulting in significant improvements in performance and responsiveness for constructing commonly encountered information visualizations, e.g., bar charts, scatterplots, heat maps, cartograms and parallel coordinate plots. We compare our method with one that queries three other readily available database and data warehouse systems — PostgreSQL, Cloudera Impala and the MapReduce-based Apache Hive — in order to build visualizations. We show that VisReduce’s end-to-end approach allows for greater speed and guaranteed end-user responsiveness, even in the face of large, long-running queries.


identifier: Kouraogo, Pegdwindé Justin  (2014). Conception d'une interface inter-couches pour les réseaux ad hoc à détection multi-utilisateurs.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Réseaux ad hoc (Réseaux d'ordinateurs)

subject: Conceptions inter-couches (Télécommunications)

subject: Détection multiutilisateur (Télécommunications)

subject: Moindres carrés.

subject: inter-couches

subject: couche physique adaptative

subject: prédiction

subject: transmission à débit variable

subject: détection multi-utilisateurs

abstract:
Pour les prochaines générations de systèmes de communication sans fil, les réseaux ad hoc sont nécessaires pour combler les besoins en couverture, dans les situations où les systèmes filaires et cellulaires ne peuvent pas être déployés. Dans ce genre de réseaux, les plus importantes pertes sont dues au support sans fil qui introduit des évanouissements dans la forme d'onde radio. Le comportement du milieu sans fil introduit également d'importantes pertes dans les couches du réseau. Pour faire face aux pertes dues au canal sans fil, l'architecture en couches présente certaines limitations.

Dans ce travail, nous utilisons la méthodologie inter-couches pour augmenter les performances des réseaux ad hoc. Nous adoptons le principe selon lequel, la connaissance de l'information sur l'état du canal sans fil et la structure du modulateur peuvent être une source de gains en performances lorsqu'ils sont utilisés dans les mécanismes de la couche d'accès tels que le contrôle de débit, l'ordonnancement des paquets, la gestion de la qualité de service.

Pour atteindre ce but nous avons conçu et implémenté un cadre conceptuel qui permet une synergie entre les couches d'accès et physique. Les canaux sans fil des utilisateurs connectés sont prédits afin d'ajuster les caractéristiques des paquets de données et les débits. L'algorithme des moindres carrés (LMS, least mean square algorithm) a été utilisé pour réduire la complexité du système. La nouveauté de ce travail porte sur les importantes capacités de réseau en jeu à gérer, ainsi que le contexte multi-utilisateurs. La couche physique est choisie pour implémenter une plateforme radio logicielle qui intègre les détecteurs multi-utilisateurs linéaires et le récepteur à filtre adapté. La couche d'accès radio implémente un protocole à détection multi-utilisateurs complet. Elle est conçue pour
supporter au niveau de chaque noeud en mode réception, une détection conjointe des signaux reçus afin de délivrer les  paquets des utilisateurs.

Différents canaux sans fil et deux scénarios de mobilité sont utilisés pour évaluer les performances du cadre inter-couches. Nous démontrons que la connaissance de l'information de l'état du canal physique au niveau de la couche d'accès est utile pour augmenter les performances. D'importants gains en performances peuvent être atteints par les transmissions multi-débits. Parmi elles, la transmission multi-facteurs d'étalement donne globalement les débits agrégés les plus élevés, et le détecteur décorrélateur la meilleure qualité de réception. Des intervalles de temps ou ''slot'' variables sont bénéfiques pour le fonctionnement du système; la couche d'accès est dotée d'une résistance aux interférences d'accès multiples. Le cadre conceptuel et la détection multi-utilisateurs sont utilisés conjointement pour réaliser des transmissions de qualité de service fixe, qui  dépassent ceux des systèmes à débit unique.

En conclusion, dans cette étude nous proposons un système qui, premièrement, augmente les capacités et la qualité de service. Il offre une large gamme de débits suffisamment élevés et des taux d'erreur faibles. Ce qui permet de soutenir des transmissions multimédias de haute qualité et des applications à haute qualité de service (QoS). Deuxièmement, il comble le besoin de reconfiguration du réseau ad hoc, en particulier les réseaux à détection multiutilisateurs. Cela est obtenu grâce à la mise en oeuvre du système sous la forme d'une plateforme radio logicielle qui est flexible. Troisièmement, la capacité de reconfiguration du système permet aux noeuds du réseau de communiquer dans des environnements de déploiement souvent très hostiles et complexes, qui caractérisent certains réseaux ad hoc ou les futurs réseaux de radios cognitives.


identifier: Fekih Ahmed, Mohamed  (2015). Towards flexible, scalable and autonomic virtual tenant slices.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Réseaux d'ordinateurs Architectures Conception.

subject: Services partagés (Télécommunications)

subject: Réseaux SDN.

subject: Systèmes virtuels (Informatique)

subject: Réseaux superposés (Informatique)

subject: Réseaux d'ordinateurs Extensibilité.

subject: tranche

subject: virtualization

subject: isolation

subject: flexibilité

subject: évolutivité

subject: gestion autonome

subject: transparence

subject: Software Defined Networking

abstract:
Multi-tenant flexible, scalable and autonomic virtual networks isolation has long been a goal of the network research and industrial community. With Software-Defined Networking (SDN) and Overlay Virtualization technologies (OVT), multiple and independent virtual networks each with potentially different and heterogeneous addressing, forwarding and tunneling mechanisms can coexist above the same underlay infrastructure. For today’s cloud platforms, providing tenants requirements for scalability, elasticity, and transparency is far from straightforward. SDN addresses isolation and manageability through network slices, but suffers from scalability limitations. SDN programmers typically enforce strict, inflexible, and complex traffic isolation resorting to low-level encapsulations mechanisms which help and facilitate network programmer reasoning about their complex slices behavior. Overlay protocols have successfully overcome scalability issues of isolation mechanisms, but remain limited to single slice. However, the opportunity cost of the successful implementation of transparent and flexible slices is to find an alternative isolation design to satisfy multiple and different tenant’ requirements such as slice scalability and enabling the deployment of arbitrary virtual network services and boundaries.

In this thesis, we propose Open Network Management and Security (OpenNMS), a novel software-defined architecture overcoming SDN and OVT limitations. OpenNMS lifts several network virtualization roadblocks by combining these two separate approaches into an unified design. It enables to reap the benefits of network slice while preserving scalability. Our design leverages the benefits of SDN to provide Layer 2 isolation coupled with network overlay protocols. It offers multi-tenants isolation with simple and flexible Virtual Tenant Slices (VTSs) abstractions. This yields a network virtualization architecture that is both flexible, scalable and secure on one side, and self-manageable on the other. At the core of these challenges, we extend our research to outline the SDN control plane scalability bottleneck and demonstrate the benefits of OpenNMS to limit the load on the controller for supporting larger number of tenants. OpenNMS exploits the high flexibility of software-defined switches and controllers to break the scalability bottleneck and scale the network to several thousands of isolated tenants networks on top of shared network infrastructures. It requires only a small amount of line as extended application to OpenFlow controller without any modifications on SDN dataplane which makes it suitable for legacy systems. Furthermore, this work takes a step towards reducing the complex network management operations. We designed OpenNMS as an autonomic communication based architecture, to provide self-configured and self-awareness VTSs network for cloud tenants. The result is recursive, layered isolation architecture, with control and management planes both at tenant and overall network levels. Moreover, we describe novel capabilities added for the isolation model: Split, Merge and Migrate (SMM) that can be well suited for cloud requirements. We implemented our approach on a real cloud testbed, and demonstrated our isolation model’s flexibility and scalability, while achieving order of magnitude improvements over previous isolation approaches investigated in this work. The experiment results showed that the proposed design offers negligible overhead and guarantees the network performance while achieving the desired isolation goals.


identifier: Langlois, Simon  (2015). Conception et évaluation d'une orthèse cervico-thoracique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Orthèses Conception et construction.

subject: Orthèses Évaluation.

subject: Colonne vertébrale Lésions et blessures Traitement.

subject: orthèse cervico-thoracique

abstract:
Les traumatismes vertébraux sont fréquents et engendrent de lourdes séquelles sur l’intégrité physique des victimes. Dans le cas où le chirurgien-orthopédiste ne peut procéder à l’opération ou si une immobilisation post-chirurgicale est nécessaire, il prescrit une orthèse cervico-thoracique au patient. Actuellement, les orthèses cervico-thoraciques les plus couramment utilisées permettent de protéger et de stabiliser partiellement la colonne vertébrale blessée entre C1 et T5. La conception de ces orthèses n’est pas optimale puisque le recours à celles-ci engendre diverses complications pour les patients comme pour les orthésistes ayant à les installer (Webber-Jones, Thomas et Bordeaux, 2002).

L’objectif global de ce projet est d’améliorer le traitement par orthèse des blessures cervicales et thoraciques de la colonne vertébrale en concevant une orthèse cervicothoracique à l’aide du déploiement de la fonction qualité afin de pallier aux différentes lacunes des équipements existants. Pour répondre aux objectifs, un modèle d’orthèse cervicothoracique amélioré a été conçu, fabriqué et évalué à l’aide d’études biomécaniques.

Les principaux résultats obtenus démontrent que l’orthèse cervico-thoracique développée semble répondre aux besoins des clients. On conclut que les pressions induites par le prototype d’orthèse sont comparables ou inférieures à celles générées par les autres orthèses testées. De plus, d’un point de vue cinématique, on constate que l’immobilisation de la colonne vertébrale par le prototype d’orthèse est comparable ou supérieure à celle des autres orthèses testées. Les résultats illustrent aussi que le confort de la nouvelle orthèse est égal ou supérieur à celui des autres dispositifs d’immobilisation.

Les travaux de recherche ont contribué à l’avancement des connaissances dans le domaine orthopédique, notamment dans les stratégies de conception et de traitement des traumatismes vertébraux par orthèse cervico-thoracique. À plus long terme, les victimes de blessures de la colonne vertébrale profiteront d’orthèses plus performantes favorisant la diminution du temps de réhabilitation du patient tout en rendant le traitement plus convivial pour les praticiens.


identifier: Hlioui, Rached  (2015). Stratégies manufacturières intégrant la production, l'approvisionnement et le contrôle de qualité pour des chaînes d'approvisionnement non fiables.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Logistique (Organisation)
Qualité Contrôle Méthodes statistiques.
Contrôle statistique de réception.
Échantillonnage.
Surfaces de réponse (Statistique)
Commande stochastique.
Systèmes d'aide à la décision.
chaîne d’approvisionnement
plan d’échantillonnage
commande optimale stochastique
simulation
méthodologie de surface de réponse
coordination

abstract:
Ce mémoire élabore des politiques de commandes optimales intégrant les décisions de production, d’approvisionnement et de contrôle de qualité de la matière première à la réception par échantillonnage dans un contexte de gestion d’une chaîne d’approvisionnement à trois niveaux. Cette chaîne est constituée d’un fournisseur dont la qualité des lots livrés est imparfaite, un manufacturier non-fiable et un client final, produisant un seul type de produit. Le manufacturier est l’entreprise principale dans la prise de décisions dans la chaîne d’approvisionnement. Le problème est formulé par un modèle de programmation dynamique stochastique.

Cette chaîne fait face à un nombre considérable d’événements à savoir des délais d’approvisionnement aléatoires et des périodes de non disponibilité. Étant donné la variabilité de prise de décisions de cette chaîne et son niveau stochastique élevé, une approche expérimentale basée sur la simulation, les plans d’expérience et la méthodologie de surface de réponse a été utilisée. Cette approche nous a permis de reproduire le comportement dynamique de la chaîne, de déterminer les valeurs optimales des différents paramètres de contrôle et de procéder à des analyses de sensibilité profondes.

Dans la littérature, les études qui appliquent le contrôle de la qualité à la réception par plan d’échantillonnage dans un contexte de gestion d’une chaîne d’approvisionnement à trois étages sont presque inexistantes. Or, pour que le décideur assure une meilleure performance de sa chaîne, une coordination des différentes décisions est nécessaire.

Dans la première partie de ce mémoire, nous avons étudié le cas où le manufacturier applique à la réception un plan d’échantillonnage simple (n, c) et dont les paramètres sont connus. Nos résultats montrent qu’en combinant à la fois une décision de retour au fournisseur et une décision d’inspection à 100 % et de rectification des items non-conformes d’un lot refusé à la réception, assure une meilleure performance de la chaîne d’approvisionnement.

Dans la deuxième partie de ce travail, nous nous sommes intéressés à un problème où le fournisseur offre l’amélioration de la qualité d’un lot rejeté par le manufacturier et où le manufacturier applique un plan d’échantillonnage simple de type (n, 0). L’objectif est d’étudier d’abord l’effet de l’optimisation du paramètre du plan de contrôle sur les différentes décisions de production, d’approvisionnement et d’inspection ; ensuite, de déterminer l’impact du dégré d’implication du fournisseur dans le choix de la meilleure politique d’inspection : impliquer ou non le fournisseur. Ainsi, des outils d’aide à la décision sont proposés.

Dans la dernière partie, nous nous sommes intéressés à proposer une politique de contrôle intégrant les activités de la production, de l’approvisionnement et de contrôle de la qualité dans un contexte où une pièce non-conforme de matière première peut affecter le processus de production en causant des pannes additionnelles. L’objectif est de déterminer la meilleure stratégie d’inspection à adopter permettant d’équilibrer la production et l’approvisionnement dans ce contexte.

Ce travail, ainsi présenté, montre l’importance de la coordination des décisions de contrôle à la réception avec celle de la production et d’approvisionnement.


identifier: Viallet, Guilhem  (2014). Étude de la transmission sonore par voie externe d'un bouchon d'oreille couplé au conduit auditif : modélisation numérique et validation expérimentale.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Conduit auditif externe Modèles mathématiques.

subject: Son Propagation Modèles mathématiques.

subject: Bouchons d'oreille Conception et fabrication.

subject: Protecteurs auditifs.

subject: Sécurité du travail.

subject: atténuation

subject: pertes par insertion

subject: conduction aérienne

subject: modélisation

subject: éléments finis

subject: modèles numériques

abstract:
Les bouchons d’oreilles demeurent la solution à court terme la plus efficace pour lutter contre le problème de surdité professionnel. Cependant, ils ne sont pas toujours aussi efficaces et adaptés que souhaités et il est difficile d’en évaluer les performances sur le terrain. Le port des bouchons d’oreille est associé à différentes problématiques. Sont par exemple cités l’aspect co-facteur de risques dans les accidents de travail, le degré de protection des travailleurs sous-évalué par rapport à la performance des bouchons mesurée en laboratoire, ou encore la difficulté à adapter sur le terrain des méthodes de mesures standardisées. La conception des bouchons d’oreilles repose souvent sur des méthodes empiriques où le confort n’est pas pris en compte.

Pour résoudre certaines de ces problématiques, un projet de recherche concertée entre l’École de technologie supérieure et l’Institut de recherche Robert Sauvé en santé et sécurité du travail a débuté en 2010. Cette thèse de doctorat s’inscrit dans ce projet, son objectif est de contribuer à la meilleure compréhension de la physique du problème de transmission acoustique à travers le système protecteur / conduit auditif, pour améliorer la conception du bouchon, contribuer à une meilleure évaluation de son efficacité et donc améliorer in fine la protection des travailleurs. Cet objectif est accompli via une méthodologie de développement pas à pas d’un outil de prédiction de l’atténuation prenant en compte des complexités géométriques et physiques croissantes. Ce développement est effectué en 4 étapes : chacune des 3 premières est présentée sous la forme d’un article de revue et la quatrième constitue un chapitre additionnel de cette thèse par articles.

Dans la première étape, c’est l’aspect géométrique seul du conduit auditif qui est étudié via la question de la validité d’une hypothèse de description 2D axisymétrique de la géométrie du conduit auditif dans le cas de conditions aux limites rigides. Ce choix de conditions aux limites permet dans une première approximation d’écarter les problématiques liées à l’intégration de tissus constitutifs du conduit auditif. Cette question est investiguée via des comparaisons de prédictions d’atténuations avec des modèles 2D et 3D pour des cas individuels ou moyennés sur un groupe d’individu. L’emphase est portée sur la méthode à choisir pour reconstruire géométriquement un conduit 2D axisymétrique à partir de caractéristiques d’un conduit en 3D.

Dans la deuxième étape, le modèle 2D précédent est physiquement complexifié par l’ajout d’une couche de peau. Cela correspond également à une configuration de conduit auditif synthétique existant dans les têtes artificielles instrumentées qui sont couramment utilisées pour mesurer l’atténuation des bouchons en laboratoires. Le rôle de la peau et son effet sur l’atténuation sont étudiés. Des éléments tels que la contribution des différents chemins de transmission acoustique, ou plus généralement la manière dont l’énergie circule dans le système sont analysés. De plus, des analyses statistiques sont réalisées pour quantifier l’effet des paramètres mécaniques de la peau et du bouchon sur l’atténuation.

Dans la troisième étape, le modèle précédent est complexifié par l’ajout des autres tissus constitutifs du conduit auditif (os et tissus mous). De plus, la géométrie précédente (cylindrique) est partiellement modifiée pour obtenir un conduit auditif 2D axisymétrique moyen à section variable. Ce choix est motivé par les résultats obtenus dans les étapes précédentes. Ce modèle est d’abord validé par des comparaisons avec des mesures sur sujets humains puis exploité pour quantifier l’impact de différents facteurs connus pour faire varier l’atténuation lorsqu’elle est mesurée en laboratoire. Ces facteurs sont : la possible présence de fuites, la profondeur d’insertion du bouchon, la variation interindividuelle de la géométrie du conduit auditif et des paramètres mécaniques associés aux tissus. Ces différents facteurs sont introduits un à un dans le modèle et leur impact sur l’atténuation est quantifié puis comparé à des déviations standards obtenues lors de mesures sur sujets humains. Ces comparaisons permettent d’évaluer les zones fréquentielles de prédominance de l’effet des différents facteurs sur l’atténuation.

Dans la quatrième étape, la possibilité de remplacer les tissus constitutifs du conduit auditif par des conditions aux limites de type impédance mécanique est étudiée. Ce travail vise à terme à simplifier les modèles développé dans la troisième étape en utilisant à leur place les modèles des étapes 1 ou 2 muni de conditions aux limites d’impédance mécanique plutôt que les conditions aux limites plus classique (type encastrement) utilisé jusque-là. Deux scénarii de remplacement des tissus ont été testés dans des configurations axisymétriques en première approximation. Dans un premier scénario (modèle proche de l’étape 1), l’effet de tous les tissus (peau, tissus mou et os) ont été ramené à une impédance mécanique. Devant certains manques mis en avant par ce scénario, un deuxième moins simplifié a ensuite été envisagé. Dans ce deuxième scénario, seules la partie osseuse et les tissus mous sont remplacés pour les prendre en compte en tant que condition aux limites dans un modèle simplifié. Il a permis de corriger les limitations du premier scénario et a permis d’aboutir à plus de réalisme, c’est-à-dire des prédictions plus proches de celles obtenues dans le cadre de l’étape 3. Ces tests ont été réalisés sur une configuration géométrique unique qui ne permet pas encore dans l’état actuel de généraliser la validation de la méthode qui pourrait, dans des travaux futurs, être étendue à des modèles en 3D ou à des modèles 2D axisymétriques à section variable.

D’un point de vue scientifique, l’ensemble de ces travaux ont permis, à chacune des 4 étapes décrites précédemment, de mieux comprendre quels sont les mécanismes clefs intervenant dans l’atténuation d’un bouchon, quels sont les chemins de transmission acoustique prépondérant dans le cadre d’une transmission aérienne du son à travers le conduit auditif occlus et d’investiguer les simplifications possibles à apporter à un modèle numérique du conduit auditif occlus pour prédire une atténuation réaliste. Ces travaux ont permis de conforter l’idée qu’une simplification 2D axisymétrique de la géométrie du conduit auditif occlus, en réalité 3D, est possible, avec certaines limitations liées à la méthode de reconstruction géométrique utilisée pour définir la géométrie 2D. L’importance et la nécessité de prendre en compte la peau dans un modèle élément finis du conduit occlus est mise en avant. Le recours à un modèle moyen 2D axisymétrique du conduit occlus et intégrant ses différents tissus constitutifs (où en les remplaçant par des conditions aux limites d’impédances mécaniques) a permis de simuler des prédictions d’atténuations moyennes réalistes, mesurables sur des sujets humains. L’exploitation de ces différents modèles a conduit à une quantification de la contribution de la manière dont l’énergie circule dans le conduit auditif occlus et de l’effet de facteurs cruciaux (fuites, profondeur d’insertion du bouchon, paramètres mécaniques et géométriques) responsables des variations de l’atténuation, lorsque mesurée en laboratoire.

D’un point de vue technologique, les outils de modélisation de l’atténuation développés dans le cadre de cette thèse et leurs exploitations via des analyses statistiques de l’effet des paramètres mécaniques du bouchon sur l’atténuation fournissent des pistes concrètes aux manufacturiers de protecteurs auditifs pour en améliorer leur efficacité. Dans le même ordre d’idées, les analyses statistiques réalisées par rapport aux effets des paramètres mécaniques de la peau artificielle présente dans le conduit auditif des têtes artificielles pourront permettre d’améliorer les standards en matière d’exigences sur leur conception ou aider les manufacturiers à utiliser des matériaux dont les paramètres mécaniques sont plus proche de ceux des tissus biologiques et donc plus réaliste.

D’un point de vue santé et sécurité au travail, les avancées présentes dans cette thèse et notamment l’exploitation des différents outils de modélisation développés, pourront aider à concevoir des protecteurs auditifs plus performants et dont la réelle efficacité sera mieux appréhendée. Sur le long terme, cela améliorera les conditions des travailleurs en minimisant le risque lié à la dégradation de leur système auditif.

Les perspectives de travail proposées à la fin de cette thèse consistent principalement à étendre les modèles à différents aspects non encore pris en compte : une gamme élargie de bouchons aux paramètres matériaux et aux géométries diverses, l’introduction de la conduction par voie osseuse, la modélisation de la double protection lorsque l’utilisation des bouchons est couplée aux casque anti-bruit, l’intégration de la tête et du torse dans le modèle et l’étude des effets liés à cette intégration et la prise en compte de bruits d’impact.


identifier: Badri, Bechir  (2014). Comportement vibratoire de rotors opérant à hautes vitesses et détection des défauts de roulements.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Broches (Machines-outils) Vibrations Modèles mathématiques.

subject: Rotors Vibrations Modèles mathématiques.

subject: Broches (Machines-outils) Matériaux Essais dynamiques.

subject: défaut

subject: effet

subject: gyroscopique

subject: roulement

subject: broches d’usinage

subject: diagramme de stabilité

subject: détection de défauts

abstract:
L’objectif principal de cette thèse est l’étude du comportement dynamique des broches de machines-outils tournant à hautes vitesses et le diagnostic des roulements qui leurs servent de support. L’analyse dynamique des broches est faite en utilisant un modèle numérique composé  d’un rotor et deux paliers de roulements. Elle offre la possibilité de voir l’influence de l’effet gyroscopique survenant à haute vitesse sur les fréquences naturelles du  système. Les développements réalisés permettent une meilleure compréhension de la dynamique des broches d’usinage tournant à haute vitesse et permettent de corriger les limites des zones de stabilité des paramètres  de coupe, lorsque la machine opère à haute vitesse. Cette modélisation a permis la mise au point d’un simulateur numérique du comportement vibratoire des broches considérant d’un côté les phénomènes non linéaires reliés à la haute vitesse et d’un autre côté, les défauts de roulements. Il est aussi démontré au travers de l’analyse expérimentale que les centres d’usinage à hautes vitesses ne sont pas des machines tournantes conventionnelles et qu’un diagnostic fiable devra intégrer dans le processus de décision non seulement les indicateurs de vibration, mais aussi les conditions de coupe. Dans ce sens, cette thèse présente un outil expérimental original de surveillance des machines-outils combinant la mesure des vibrations couplée avec les paramètres de fonctionnement (positions XYZ, vitesse instantanée, vitesse d’avance, outil en cours, puissance instantanée…) recueillis en temps réel grâce à un protocole de communication avec le contrôleur de la machine.

Cette thèse est rédigée dans un format par articles, dans lequel 3 articles y seront présentés.

Le premier article, publié dans la revue International Journal of COMADEM présente un nouvel outil de diagnostic automatisé des défauts de roulements, appelé «Envelop Shock Detector (ESD) », destiné à détecter, filtrer et extraire les chocs provoqués par les roulements dans le domaine temporel, puis à les isoler des autres composantes harmoniques et aléatoires. L’ESD est appliqué comme outil de débruitage-filtrage temporel pour éliminer les composantes aléatoires et harmonique du signal vibratoire, et pour distinguer les défauts de roulements de ceux provoqués par les engrenages par le calcul d’un paramètre de glissement. Le même outil pourrait être utilisé comme paramètre d’entrée d’un réseau de neurones pour améliorer ses performances de détection et séparation en cas de défauts multiples provenant d’un même roulement.

Le deuxième article publié dans la revue sur l’ingénierie  des risques industriels (JI-IRI), présente un simulateur numérique basé sur un modèle tridimensionnel à 20 degrés de liberté incluant l’effet gyroscopique et permettant de simuler le fonctionnement en régime transitoire -montées et descentes en vitesse- des broches de centre d’usinage, en présence de défaut de roulements. Le simulateur permet de déceler l’apparition de nouvelles fréquences critiques, hautement nuisibles pour la qualité d’usinage et surtout pour la durée de vie de l’équipement. Ces nuisances sont dues à la coïncidence entre les fréquences d’excitation et celles dues aux défauts de roulements avec les fréquences naturelles du rotor, en modes de précession avant et arrière, ainsi qu’aux fréquences du variateur de vitesse de la machine-outil.

Le troisième article, soumis pour publication dans la revue internationale Machines traite de l’influence de la vitesse de rotation sur les paramètres dynamiques des broches et de la transmissibilité des vibrations provenant d’un roulement défectueux au reste de la broche. De nouvelles fréquences naturelles apparaissent et varient avec la vitesse. Les diagrammes de stabilité, utilisant les fréquences naturelles à l’arrêt, deviennent périmés et ne sont plus représentatifs du comportement vibratoire réel du système mécanique. L’originalité dans cet article provient de l’ajout de l’effet gyroscopique pour tracer de nouveaux lobes de stabilité d’usinage et pour étudier la dérive des fréquences naturelles à haute vitesse. Les théories avancées sont validées grâce à des essais de mesures vibratoires sur la machine-outil Huron opérant à 24,000 tours par minute.


identifier: Brummund, Martin  (2014). Study of the occlusion effect induced by an earplug : modelling and experimental validation.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Perception auditive Modèles mathématiques.

subject: Protecteurs auditifs.

subject: Sécurité du travail.

subject: effet

subject: occlusion

subject: santé et sécurité du travail

subject: protection auditive

subject: effet d’occlusion

subject: méthode d’éléments finis

subject: étude numérique

subject: mesure expérimentale

subject: dispositif expérimental

abstract:
Despite existing limits for occupational noise exposure, professional hearing loss remains a high priority problem both in Québec and worldwide. Several approaches exist to protect workers from harmful noise levels. The most frequently employed short term solution includes the distribution of hearing protection devices (HPD) such as earplugs and ear muffs. While HPDs offer an inexpensive (e.g. direct cost) and efficient means of protection workers often only tend to wear HPDs for limited amounts of time and, thus, remain at risk of developing professional hearing loss.

Discomfort while using HPDs contributes to HPD underutilization and non-use. Two more general categories of discomfort can be distinguished. The category physical discomfort includes, for instance, problems such as heating of the ear and irritation of the ear canal that that occur upon earplug insertion. The category auditory discomfort refers to alterations in the auditory perception of sounds and one’s own voice as well as hindered workplace communications. One important auditory discomfort that promotes HPD non-use is the occlusion effect.

The occlusion effect occurs upon earplug insertion and describes sound amplification phenomena in the occluded ear canal at the low frequencies. The sound amplification is both perceivable and measurable (e.g., open and occluded sound pressure levels, hearing threshold shift). Additionally, the occlusion effect causes the HPD wearer to perceive his/her own voice as being distorted (e.g. hollow sounding) and physiological noises (e.g. respiration, blood circulation) are amplified also subsequent to earplug insertion.

Reducing the occlusion effect has the potential to increase the auditory comfort of HPDs and could help preventing occupational hearing loss in the future. In order to improve this and other shortcomings observed with currently existing HPDs a large research collaboration between the Robert-Sauvé research institute in occupational health and safety (IRSST) and the École de technologie supérieure (ÉTS) has been launched.

The present study represents a part of this collaboration and aims at studying the occlusion effect of the system earplug – ear canal through the development of novel numerical models and experimental methods.

A 3D (complex geometry) and an axisymmetric (simplified geometry) linear elasto-acoustic finite element model are presented in this study to simulate the objective bone conduction earplug occlusion effect.

The 3D model of complex geometry is used to predict the occlusion effect induced by a silicone earplug at several insertion depths. Power balance computations are used to explain how the ear canal walls and the medial earplug surface contribute to observed occlusion effect magnitudes at varying occlusion depths. The numerical occlusion effect predictions are validated with experimental reference data that were retrieved from the literature. The 3D model is used to investigate two well established qualitative occlusion effect models using power balance computations.

The axisymmetric occlusion effect model is used to predict open and occluded transfer function levels as well as the occlusion effect across three different excitation scenarios. First, only structure borne excitation is considered. Next, airborne noise is added incoherently to the structure borne excitation to study the effect of a mixed excitation. The mixed excitation is considered (i) for a leak free (perfect seal) earplug insertion and (ii) Under the presence of small earplug leaks. Each stimulation scenario is examined across four different boundary and load conditions. All predicted transfer function levels and occlusion effects are compared to experimental data.

An adapted version of the axi-symmetric occlusion effect model is employed to investigate the contribution of the earplug type to the occlusion effect magnitude. First, the numerical model is validated with the help of experimental occlusion effect data which were measured in two independent human reference groups which each use a different earplug type (silicone earplug and foam earplug). Second, the numerical model is further validated through comparison with two gold standard lumped element occlusion effect models which were drawn from the literature. Third, power balance computations are employed to investigate the power flow inside the occluded ear canal cavity as well as the earplug body (coupled to the ear canal walls) of the numerical external ear model. The power balances are computed both for the foam and the silicone earplug models at medium and very shallow earplug insertion depths.

A prototype of a novel artificial external ear test fixture for objective and standardized measurement of the occlusion effect is developed. Details on the implementation of the artificial external ear and the assembly of the occlusion effect test fixture are presented. The experimental test fixture is used to investigate the contribution of the structure and airborne sound transmission pathways. Experimental data is provided to demonstrate that the test fixture is functional and that it can be used to measure the occlusion effect of a foam earplug. The occlusion effect measurement is repeated for several mechanical stimulation levels to study the system’s linearity.


identifier: Simon, Guillaume  (2015). Évaluation des émissions polluantes d'éthanol pour moteur à injection directe à allumage commandé.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Automobiles Moteurs Injection du carburant.

subject: Éthanol (Combustible)

subject: Moteurs à explosion Gaz d'échappement Aspect de l'environnement.

subject: Polluants atmosphériques.

subject: direct

subject: injection

subject: stratifié

subject: moteur à allumage commandé

subject: émissions polluantes

subject: charge stratifiée

subject: particules

abstract:
Depuis plusieurs années, les mélanges essence-éthanol sont étudiés de manière intensive dans la littérature scientifique. Les travaux concernent essentiellement les moteurs à allumage commandé à injection de carburant dans le port d’admission. Peu d'études examinent le comportement des mélanges éthanol-essence dans le moteur à injection directe ; elles sont encore plus rares à avoir évalué ses performances avec une stratégie d'injection de charge stratifiée.

Ce travail de mémoire tente de répondre à cette question en présentant les résultats expérimentaux obtenus avec un moteur à injection directe à allumage commandé de la dernière génération où l’essence, l’E5, l’E10 et l’E20 sont testées avec des stratégies d'injection homogène et stratifiée. Ces deux stratégies sont évaluées à deux points de fonctionnement représentant de l'autoroute et de la ville. Le réglage de l’allumage et de l'injection du moteur ont été modifiés pour trouver le réglage optimal et identifier ainsi les besoins du moteur en fonction du carburant. Les données expérimentales comprennent les pressions dans le cylindre, les émissions de polluants et émissions de particules. Ce travail permet de conclure sur deux points :
• avec l’ajout d’éthanol, les émissions de particules, de CO, de THC et de NO diminuent.
• sous injection de charge stratifiée, l'éthanol permet d'atteindre des mélanges plus pauvres que l'essence.


identifier: Nubiola, Albert  (2014). Contribution to improving the accuracy of serial robots.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Robots industriels Étalonnage.
Optimisation mathématique.
Lasers.
Caméras.
poursuite
série
sériel
stéréo
étalonnage de robots
robots sériels
précision absolue

abstract:
The goal of the present study is to improve the accuracy of six-revolute industrial robots using calibration methods. These methods identify the values of the calibrated robot model to improve the correspondence between the real robot and the mathematical model used in its controller. The calibrated robot model adds error parameters to the nominal model, which correspond to the geometric errors of the robot as well as the stiffness behavior of the robot.

The developed methods focus on using low cost measurement equipment. For instance, the first work makes a comparison between a robot calibration performed using a laser tracker and a stereo camera (MMT optique) separately. The accuracy performance is validated using a telescoping ballbar for each of the two methods. While the calibration result is the same for both methods, the price of a laser tracker is more than twice the price of a stereo camera. The method is tested using an ABB IRB120 robot, a Faro ION laser tracker, and a Creaform CTrack stereo camera to calibrate the robot. A Renishaw QC20-W ballbar is used to validate the accuracy.

A novel measurement system to measure a set of poses is described in the second work. The device is an extension of a known approach using an hexapod (a Stewart-Gough platform). One fixture is attached to the robot base and the other to the robot end-effector, each having three magnetic cups. By taking six ballbar measurements at a time, it is possible to measure 144 poses of the triangular fixture attached to the robot end-effector with respect to the base fixture. The position accuracy of the device is 3.2 times the accuracy of the QC20-W ballbar: ± 0.003 mm. An absolute robot calibration using this novel 6D measurement system is performed in the third work of this thesis. The robot is calibrated in 61 configurations and the absolute position accuracy of the robot after calibration is validated with a Faro laser tracker in about 10,000 robot configurations. The mean distance error is improved from 1.062 mm to 0.400 mm in 50 million pairs of measurements throughout the complete robot workspace. To allow a comparison, the robot is also calibrated using the laser tracker and the robot accuracy validated in the same 10,000 robot configurations.


identifier: Gouin O'Shaughnessey, Patrice  (2014). Modélisation et étude expérimentale du soudage par induction de composites thermoplastiques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Composites thermoplastiques Soudage Modèles mathématiques.

subject: Composites thermoplastiques Propriétés mécaniques.

subject: Soudage par ultrasons.

subject: Soudage électrique.

subject: induction

subject: résine thermoplastique

subject: élément finis

abstract:
L’utilisation des matériaux composites thermoplastiques hautes performances augmente de plus en plus. Il est donc pertinent d’étudier en profondeur leurs procédés d’assemblage et de déterminer les paramètres permettant d'obtenir de bonnes performances mécaniques. Ce travail porte principalement sur le soudage par induction, mais survole également le soudage par résistance et ultrasonique de composites thermoplastiques.

À l’aide du logiciel Comsol Multiphysics®, un modèle numérique par éléments finis en trois dimensions du soudage par induction de composites thermoplastiques constitués de fibres unidirectionnelles de carbone/polysulfure de phénylène (CF/PPS) est développé. Le modèle prend en compte un élément chauffant en acier inoxydable positionné à l'interface des deux stratifiés de composite qui seront soudés. Cet élément chauffant permet une chauffe localisée là où elle est nécessaire, c’est-à-dire, à l'interface de la soudure. Les propriétés magnétiques, électriques et thermiques des différents matériaux sont mesurées ou estimées et introduites dans le modèle. Le modèle prédit la courbe température-temps lors de la chauffe ainsi que la distribution de température dans le joint. De plus, une analyse de sensibilité est produite afin de déterminer les paramètres et les propriétés ayant le plus grand effet sur la température. Ceux-ci sont le courant de bobine, la fréquence, la distance séparant la bobine et le joint et la conductivité électrique du stratifié. Les trois premiers se contrôlent aisément alors que la conductivité électrique du stratifié est la propriété à évaluer avec le plus de précision.

L'effet des dimensions de l'élément chauffant et du courant de bobine sur le comportement thermique est investigué expérimentalement et à l’aide du modèle numérique. Pour ce faire, quatre différents éléments chauffant et trois différents courants ont été testés. La qualité des joints a été évaluée à l'aide d'observation au microscope, de tests mécaniques et d'une inspection visuelle des surfaces de fracture. Cela a permis d'établir qu'un taux de chauffe de l'ordre de 5°C/s ainsi qu'un ratio d’aire ouverte de l’élément chauffant sur le diamètre de fil de 14 engendrent un joint de haute qualité. De plus, une vitesse de chauffe élevée semble engendrer un plus haut taux de porosité dans le joint. Une comparaison avec le soudage ultrasonique et par résistance montre que la performance mécanique des joints est similaire. Ceci laisse croire que le choix du procédé devrait plutôt se baser sur d'autres paramètres tels que la géométrie du joint.


identifier: Chelelekian, Célia  (2014). Influence des gouttes d'éthanol sur la propagation d'une flamme laminaire prémélangée.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Flamme Propagation Modèles mathématiques.

subject: Éthanol (Combustible)

subject: Gouttes.

subject: Écoulement diphasique.

subject: Évaporation.

subject: prémélangé

subject: diphasique

subject: flamme laminaire

abstract:
Ce mémoire évalue numériquement l’influence des gouttes d’éthanol sur la propagation d’une flamme laminaire prémélangée.

Un modèle numérique simplifié, ciblé sur l’étude de la propagation libre de flammes prémélangées et monodimensionnelles dans des milieux diphasiques à 300 K, a été développé sous le logiciel COSILAB. Couplé à une cinétique détaillée de la combustion de l’éthanol, ce modèle a été validé par comparaison à des résultats expérimentaux et numériques issus de la littérature. Une étude paramétrique a été menée pour quantifier l’influence  du diamètre initial des gouttes, de la pression initiale, et de la richesse liquide et totale du mélange frais sur la propagation de la flamme. Celle-ci a  notamment révélé que l’augmentation du diamètre initial des gouttes et de la richesse liquide a un effet significatif sur la vitesse de  flamme. Il s’est en effet avéré que les grosses gouttes (diamètre supérieur à 11 μm) s’évaporent moins bien et pénètrent dans la flamme. Cette évaporation tardive induit  une diminution de la richesse effective ayant diverses répercussions :
- pour les mélanges pauvres, une diminution de l’intensité des réactions, un épaississement et un ralentissement de la flamme;
- pour les mélanges riches, un rapprochement de la stoechiométrie provoquant des réactions plus intenses, un affinement et une accélération de la flamme. Pour de petites gouttes (de 8 μm de diamètre), l’augmentation de la pression conduit en outre à des richesses effectives proches des richesses totales et favorisant l’évaporation. La flamme diphasique se comporte alors comme la flamme gazeuse équivalente. Finalement, des corrélations sont proposées afin de reproduire les comportements obtenus avec le modèle.


identifier: Kamel, Nicolas  (2014). Optimization of very low time step FPGA-based simulations using a fixed admittance matrix approach.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Réseaux logiques programmables par l'utilisateur Simulation par ordinateur.

subject: Temps réel (Informatique)

subject: Optimisation mathématique.

subject: Électronique de puissance.

subject: admittance

subject: fixe

subject: matrice

subject: Simulation en temps réel

subject: FPGA

abstract: This research is dedicated to the study of the fixed admittance matrix approach presented by Pejovic and Maksimovic (1994). More specifically, this work has three   objectives. First, to study and quantify the effects of this method on simulation accuracy. Second, to use this knowledge to develop a method to tune the Gs parameter without relying on a trial and error process. An algorithm  is proposed to automatically optimize the Gs parameter which has been validated on three topologies: a two level  inverter, a three level NPC inverter, and a direct matrix  converter. Third, to explore possible solutions that conserve the advantages of a fixed admittance matrix approach (small time step, low memory consumption) while mitigating its drawbacks (loss of simulation accuracy). A  method is proposed which offers the accuracy of a variable  admittance matrix approach, but with significantly less memory consumption. This method has been validated offline, however, it remains to be seen if it is a viable candidate for real time implementation and more research must be done.


identifier: Bolduc, Guillaume  (2015). Identification des principes de chargement de membres d'acier structurel en vue de leur transport routier.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Charpentes métalliques Transport.

subject: Chargement et déchargement Expériences.

subject: Acier de construction.

subject: Semi-remorques (Véhicules)

subject: Chargement et déchargement Modèles mathématiques.

subject: Acier structurel

subject: problème de chargement

subject: algorithme de chargement

subject: transport d’acier.

abstract:
Le transport de membres d’acier structurel, soit l’ossature de la plupart des bâtiments modernes, est un défi que tous les fabricants de membres d’acier doivent gérer. Or, malgré les avancements technologiques qui ont lieu dans le domaine de la construction ces dernières décennies, la préparation des chargements d’acier est toujours effectuée empiriquement par des préposés expérimentés. Les membres  d’acier, aux formes multiples et irrégulières, ne peuvent  être gérés par les algorithmes de chargement proposés dans la littérature ou dans les logiciels de planification de chargements déjà existants. Pourtant, un algorithme capable de préparer des patrons de chargement pourrait grandement aider ces entreprises, tant par l’automatisation que par une meilleure planification. Malgré une quantité importante de littérature scientifique sur les problèmes de chargement en général, très peu de documentation existe quant aux principes de chargement régissant le placement de membres sur des semi-remorques.

Dans le cadre de ce projet, nous avons donc exploré ce domaine afin d’identifier les principes de chargements sur lesquels s’appuient les experts en chargement d’acier. Pour y parvenir, nous avons fabriqué un ensemble de pièces miniatures représentant des membres d’acier pour ensuite interviewer plusieurs préposés au chargement afin de capturer leurs connaissances. Grâce à des visites d’entreprises et à ces entrevues, nous avons unifié et nous avons défini les termes utiles de ce domaine. Puis, nous avons documenté les principes de chargement suivis par les  experts pour ensuite les valider. Nous avons finalement suggéré quelques pistes en vue de l’élaboration d’un algorithme.

Au final, plus de 30 termes ont été définis pour identifier des concepts spécifiques au problème et 35 principes ont été énoncés afin de documenter le processus du chargement des membres. Une esquisse d’algorithme, identifiant les principales étapes de résolution du problème, a également été dressée.


identifier: Houessou, Bruno  (2015). Conception d'une trousse d'analyse d'opportunités pour l'implantation d'une solution enrichissant les systèmes de GMAO existants.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Entreprises Équipement Entretien et réparations Gestion.

subject: Usines Entretien Gestion.

subject: Entretien prédictif.

subject: Équipement d'essai automatique.

subject: Infonuagique.

subject: actif

subject: GMAO

subject: physique

subject: gestion de la maintenance

subject: maintenance prédictive infonuagique

subject: pronostic infonuagique de défaillances

subject: gestion d’actifs physiques

subject: processus de maintenance

abstract:
Historiquement la gestion des actifs physiques a été longtemps confondue à la gestion de la maintenance jusqu’à l’apparition en 2004 du recueil des bonnes pratiques en matière de gestion d’actifs physiques promues par le PAS 55. Désormais, une bonne gestion des actifs physiques doit intégrer toutes les autres composantes de l’entreprise dont la maintenance et ce, suivant une vue holistique. En outre, le choix d’une bonne politique de maintenance est capital pour l’optimisation de la performance des actifs physiques.

Le défi à relever de nos jours par la fonction maintenance est de surmonter la conception technologique de plus en plus complexe des actifs physiques afin de garantir leur performance optimale et pérennisée. Ces actifs physiques intelligents parfois multi sites, mettent à l’épreuve la maintenance prédictive traditionnelle et les progiciels de GMAO. L’avènement de la maintenance prédictive infonuagique permet de remédier aux limitations de la maintenance prédictive traditionnelle ainsi que celles des progiciels de GMAO. Mieux, cette nouvelle forme de maintenance contemporaine permet aux entreprises d’investir pour améliorer les processus de maintenance plutôt que les opérations de maintenance. Elle impacte de façon notable la gestion des actifs physiques en termes de sécurité, coûts, temps et ressources.

Malgré les avantages et les opportunités technico économiques démontrés d’une telle nouvelle forme de maintenance, les entreprises peinent à l’adopter et les concepteurs de solution offrant ce type de maintenance se trouvent confrontés à l’impossibilité de vendre leur produit. Les protagonistes (vendeurs et prospects) semblent moins outillés pour contrer la non-adoption de cette forme de maintenance. Si les concepteurs d’une telle solution novatrice comprennent bien et déploient une trousse d’analyse d’opportunités technicoéconomiques pour éclairer leurs prospects, ces derniers seront probablement convaincus des avantages notables de la maintenance prédictive infonuagique et opteront pour son adoption. Ainsi, les concepteurs de solutions offrant cette nouvelle forme de maintenance pourront mieux promouvoir et vendre leur produit à leurs prospects. La trousse d’outils technicoéconomiques conçue dans ce mémoire représente nos propositions pour répondre à ces hypothèses.


identifier: Félix Patrón, Robert Salvador  (2014). Optimization of the vertical flight profile on the flight management system for green aircraft.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Optimisation des trajectoires.

subject: Avions Trajectoires.

subject: Avions Carburants Consommation Aspect de l'environnement.

subject: Vol Coût Contrôle.

subject: gestion

subject: profil

subject: système

subject: vertical

abstract:
To reduce aircraft’s fuel consumption, a new method to calculate flight trajectories to be implemented in commercial Flight Management Systems has been developed. The aircraft’s model was obtained from a flight performance database, which included experimental flight data. The optimized trajectories for three different commercial aircraft have been analyzed and developed in this thesis.

To obtain the optimal flight trajectory that reduces the global flight cost, the vertical and the LNAV profiles have been studied and analyzed to find the aircraft’s available speeds, possible flight altitudes and alternative horizontal trajectories that could reduce the global fuel consumption. A dynamic weather model has been implemented to improve the precision of the algorithm. This weather model calculates the speed and direction of wind, and the outside air temperature from a public weather database.

To reduce the calculation time, different time-optimization algorithms have been implemented, such as the Golden Section search method, and different types of genetic algorithms. The optimization algorithm calculates the aircraft trajectory considering the departure and arrival airport coordinates, the aircraft parameters, the in-flight restrictions such as speeds, altitudes and WPs. The final output is given in terms of the flight time, fuel consumption and global flight cost of the complete flight.

To validate the optimization algorithm results, the software FlightSIM® has been used. This software considers a complete aircraft aerodynamic model for its simulations, giving results that are accurate and very close to reality.


identifier: Saboori, Mehdi  (2015). Material modeling for multistage tube hydroforming process simulation.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Formage sous haute énergie.

subject: Aéronautique Matériaux Formabilité.

subject: Aéronautique Matériaux Propriétés mécaniques.

subject: Courbes contrainte-déformation.

subject: Alliages.

subject: hydroformage

subject: tube

subject: diagramme de mise en forme limite

subject: triaxialité des contraintes

subject: inconel

subject: acier inoxyable

abstract:
The Aerospace industries of the 21st century demand the use of cutting edge materials and manufacturing technology. New manufacturing methods such as hydroforming are relatively new and are being used to produce commercial vehicles. This process allows for part consolidation and reducing the number of parts in an assembly compared to conventional methods such as stamping, press forming and welding of multiple components. Hydroforming in particular, provides an endless opportunity to achieve multiple crosssectional shapes in a single tube. A single tube can be pre-bent and subsequently hydroformed to create an entire component assembly instead of welding many smaller sheet metal sections together. The knowledge of tube hydroforming for aerospace materials is not well developed yet, thus new methods are required to predict and study the formability, and the critical forming limits for aerospace materials.

In order to have a better understanding of the formability and the mechanical properties of aerospace materials, a novel online measurement approach based on free expansion test is developed using a 3D automated deformation measurement system (Aramis®) to extract the coordinates of  the bulge profile during the test. These coordinates are used to calculate the circumferential and longitudinal curvatures, which are utilized to determine the effective stresses and effective strains at different stages of the tube hydroforming process.

In the second step, two different methods, a weighted average method and a new hardening function are utilized to define accurately the true stress-strain curve for post-necking regime of different aerospace alloys, such as inconel 718 (IN 718), stainless steel 321 (SS 321) and titanium (Ti6Al4V). The flow curves are employed in the simulation of the dome height test, which is utilized for generating the forming limit diagrams (FLDs).

Then, the effect of stress triaxiality, the stress concentration factor and the effective plastic strain on the nucleation, growth and coalescence of voids are investigated through a new user material for burst prediction during tube hydroforming. A numerical procedure for both plasticity and fracture is developed and implemented into 3D explicit commercial finite element software (LS-DYNA) through a new user material subroutine. The FLDs and predicted bursting pressure results are compared to the experimental data to validate the models.

Finally, the new user material model is used to predict the bursting point of some real tube hydroforming parts such as round to square and round to V parts. Then, the predicted bursting pressure results are compared to the experimental data to validate the models in real and multistep tube hydroforming processes.


identifier: De la Torre Gomora, Miguel Angel  (2015). Adaptive multi-classifier systems for face re-identification applications.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Reconnaissance des visages (Informatique)

subject: Systèmes adaptatifs (Informatique)

subject: Apprentissage supervisé (Intelligence artificielle)

subject: Vidéosurveillance.

subject: systèmes multi-classificateur

subject: reconnaissance adaptatif de visages

subject: apprentissage semi-supervisé

subject: combinaison sensible au biais

subject: débalancement de classes

abstract:
In video surveillance, decision support systems rely more and more on face recognition (FR) to rapidly determine if facial regions captured over a network of cameras correspond to individuals of interest. Systems for FR in video surveillance are applied in a range of scenarios, for instance in watchlist screening, face re-identification, and search and retrieval. The focus of this Thesis is video-to-video FR, as found in face re-identification applications, where facial models are designed on reference data, and update is archived on operational captures from video streams. Several challenges emerge from the task of recognizing individuals of interest from faces captured with video cameras. Most notably, it is often assumed that the facial appearance of target individuals do not change over time, and the proportions of faces captured for target and non-target individuals are balanced, known a priori and remain fixed. However, faces captured during operations vary due to several factors, including illumination, blur, resolution, pose expression,  and camera interoperability. In addition, facial models used matching are commonly not representative since they are designed a priori, with a limited amount of reference samples that are collected and labeled at a high cost. Finally, the proportions of target and non-target individuals continuously change during operations.

In literature, adaptive multiple classifier systems (MCSs) have been successfully applied to video-to-video FR, where  the facial model for each target individual is designed using an ensemble of 2-class classifiers (trained using target vs. non-target reference samples). Recent approaches employ ensembles of 2-class Fuzzy ARTMAP classifiers, with a DPSO strategy to generate a pool of classifiers with optimized hyperparameters, and Boolean combination to merge their responses in the ROC space. Besides, the skew-sensitive ensembles were recently proposed to adapt the fusion function of an ensemble according to class imbalance measured on operational data. These active approaches estimate target vs. non-target proportions periodically during operations distance, and the fusion of classifier ensembles are adapted to such imbalance. Finally, face tracking can be used to regroup the system responses linked to a facial trajectory (facial captures from a single person in the scene) for robust spatio-temporal recognition, and to update facial models over time using operational data.

In this Thesis, new techniques are proposed to adapt the facial models for individuals enrolled to a video-to-video FR system. Trajectory-based self-updating is proposed to update the system, considering gradual and abrupt changes in the classification environment. Then, skew-sensitive ensembles are proposed to adapt the system to the operational imbalance.

In Chapter 2, an adaptive framework is proposed for partially-supervised learning of facial models over time based on facial trajectories. During operations, information from a face tracker and individual-specific ensembles is integrated for robust spatio-temporal recognition and for self-update of facial models. The tracker defines a facial trajectory for each individual in video. Recognition of a target individual is done if the positive predictions accumulated along a trajectory surpass a detection threshold for an ensemble. If the accumulated positive predictions surpass a higher update threshold, then all target face samples from the trajectory are combined with non-target samples (selected from the cohort and universal models) to update the corresponding facial model. A learn-and-combine strategy is employed to avoid knowledge corruption during self-update of ensembles. In addition, a memory management strategy based on Kullback-Leibler divergence is proposed to rank and select the most relevant target and non-target reference samples to be stored in memory as the ensembles evolves. The proposed system was validated with synthetic data and real videos from Face in Action dataset, emulating a passport checking scenario. Initially, enrollment trajectories were used for supervised learning of ensembles, and videos from three capture sessions were presented to the system for FR and self-update.  Transaction-level analysis shows that the proposed approach outperforms baseline systems that do not adapt to new trajectories, and provides comparable performance to ideal systems that adapt to all relevant target trajectories, through supervised learning. Subject-level analysis reveals the existence of individuals for which self-updated ensembles provide a considerable benefit. Trajectory-level analysis indicates that the proposed system allows for robust spatio-temporal video-to-video FR.

In Chapter 3, an extension and a particular implementation of the ensemble-based system for spatio-temporal FR is proposed, and is characterized in scenarios with gradual and abrupt changes in the classification environment. Transaction-level results show that the proposed system allows to increase AUC accuracy by about 3% in scenarios with abrupt changes, and by about 5% in scenarios with gradual changes. Subject-based analysis reveals the difficulties of FR with different poses, affecting more significantly the lamb- and goat-like individuals. Compared to reference spatio-temporal fusion approaches, the proposed accumulation scheme produces the highest discrimination.

In Chapter 4, adaptive skew-sensitive ensembles are proposed to combine classifiers trained by selecting data with varying levels of imbalance and complexity, to sustain a high level the performance for video-to-video FR. During operations, the level of imbalance is periodically estimated from the input trajectories using the HDx quantification method, and pre-computed histogram representations of imbalanced data distributions. Ensemble scores are accumulated of trajectories for robust skew-sensitive spatio-temporal recognition. Results on synthetic data show that adapting the fusion function with the proposed approach can significantly improve performance. Results on real data show that the proposed method can outperform reference techniques in imbalanced video surveillance environments.


identifier: Cherbal, Samira  (2015). Analyse d'un système de stockage thermique résidentiel par masse d'eau.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Maisons individuelles Chauffage et ventilation Économies d'énergie.

subject: Chaleur Stockage Appareils et matériel.

subject: Capteurs solaires.

subject: Pompes à chaleur.

subject: stockage thermique

subject: TRNSYS

subject: collecteurs solaires

abstract:
Le présent travail de recherche porte sur l’étude et l’optimisation d’un système de stockage thermique par masse d’eau dans un réservoir enfoui au sol. Relié à des collecteurs solaires et couplé à une pompe à chaleur eau/eau, le réservoir d’eau emmagasine la chaleur captée en été et la restitue en hiver pour le chauffage des locaux et de l’eau sanitaire. Le stockage thermique s’effectue aussi lors de la demande de climatisation. Le bâtiment à l’étude est une maison unifamiliale située à Granby près de Montréal avec une superficie chauffée de 584 m2. Dans le système de base, le réservoir d’eau à un volume de stockage de 30 m3, les collecteurs solaires une superficie de 6m2 et la pompe à chaleur une capacité de 1.5 tonnes de réfrigération. Le chauffage est assuré par des planchers chauffants et avec une unité de traitement d’air. La batterie chaude est reliée à un réservoir d’eau chaude et la batterie froide à un réservoir d’eau froide relié à la thermopompe. Le profil de charge du bâtiment a été réalisé avec une modélisation sur TRNBUILD. Le système de chauffage et climatisation a été modélisé et simulé sur le logiciel TRNSYS. Les résultats obtenus montrent une charge totale de 36344 kWh pour le chauffage des locaux, de l’eau sanitaire et la climatisation.

Le système de base permet une économie totale annuelle de 3679 kWh. Une étude de sensibilité a permis de sélectionner deux systèmes optimisés. Les résultats démontrent l’importance des paramètres : volume de stockage et isolation du réservoir enfoui au sol. Plus le volume de stockage est grand, plus l’économie d’énergie annuelle est importante allant de 3679 kWh pour un réservoir de stockage de 30 m3 à 11344 kWh pour un réservoir de 100m3 couplé à 3 collecteurs au lieu de 2 collecteurs dans le cas de base.

L’isolation du réservoir de stockage joue aussi un rôle important dans le bilan énergétique puisqu’on passe d’une économie d’énergie de 13509 kWh pour un système isolé à 21973 kWh pour un système non isolé. Les résultats obtenus montrent la faisabilité technique d’un système de chauffage et climatisation par stockage thermique, même dans un climat nordique comme le Québec.

Pour conclure ce mémoire, une petite étude économique a été réalisée. Malgré la grande part d’économies d’énergies réalisées annuellement, un tel projet reste peu rentable d’un point de vue économique en raison du faible coût de l’électricité au Québec puisque la période de retour sur investissement du système le plus économique est de 38.6 années.


identifier: Collin-Lewis, Jérémi  (2015). Développement d'une méthodologie d'amélioration des processus basée uniquement sur des outils d'analyse graphique (Six Sigma Lite).  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Six Sigma Méthodes graphiques.
Six Sigma Étude et enseignement.
Amélioration continue.
Black Belt
Green Belt
Outils statistiques

abstract:
La popularité de la méthodologie Six Sigma à travers l’industrie à favoriser l’explosion des offres de formation pour en obtenir une certification. Ces certifications ne s’obtiennent pas sans peine et les gens formés ne sont pas uniformément efficaces. Les employés, une fois formés, ne comprennent pas bien les outils étant donné leur caractère hautement analytique et sont souvent confus devant la quantité impressionnante de possibilités d’analyse pour la résolution d’un problème. Ce qui peut mener à une démotivation, une perte d’énergie, de temps et d’argent. Ce travail vise à trouver une alternative à la rigueur scientifique tout en favorisant au mieux la capacité de résolution de problèmes. Ceci passe par des concepts plus simples et une analyse davantage visuelle que mathématique.

Les outils de nature calculatoires de la formation ceinture noire ont été adaptés pour que l’utilisation rigoureuse de la statistique ne soit plus nécessaire. Tous les concepts de ce nouveau prototype n’exigent aucune connaissance postsecondaire selon le ministère de l’Éducation du Québec. D’ailleurs, une sélection des outils a aussi été effectuée de sorte à amoindrir la confusion liée à cette sélection lors de la résolution d’un problème.

Le jugement des experts sur le prototype montre qu’il serait préférable d’environ 45% face à formation sur l’utilisation des outils classiques. La voie semble prometteuse pour en faire l’essai. Le défi ultérieur à ce travail sera d’introduire une formation en industrie et de capter l’écart des performances entre les différents professionnels de l’amélioration continue.