identifier: Losseau, R. (2016). Modélisation agrégée de chauffe-eau électriques commandés par champ moyen pour la gestion des charges dans un réseau  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La transition énergétique qui a débuté récemment appelle de grands changements dans les modes de consommation et de gestion de l'énergie. Dans cet optique les « smart grids » sont amenés à jouer un rôle prépondérant via notamment des techniques de stockage intelligent. Le projet SmartDesc initié en 2014 s'inscrit dans cette démarche en proposant une gestion innovante de la charge en stockant de l'énergie sous forme thermique dans les chauffe-eaux existants dans les foyers résidentiels. L'algorithme réalisé dans ce cadre s'appuie sur la théorie des jeux à champ moyens, qui permet l'implémentation décentralisée d'une trajectoire optimale des températures des chauffe-eaux afin de lisser la demande électrique à l'échelle d'un quartier. Pour l'instant cette théorie ne tient pas compte des contraintes en puissance et en température inhérents à l'élément chauffant du réservoir et nécessaires à la sécurité de l'utilisateur. Une trajectoire qui violerait ces contraintes ne serait alors pas réalisable et n'induirait pas le lissage de la charge escompté. Ce mémoire présente une méthode de détection de la non-réalisabilité d'une trajectoire fondée sur l'analyse numérique des équations de Kolmogorov associées au système de chauffe-eau commandés, et propose une façon de la corriger de manière à la rendre faisable sous contraintes. Ainsi, dans un premier temps, un modèle par équations aux dérivées partielles des chauffe-eaux sous contraintes est exposé. Un schéma numérique est alors mis en place pour sa simulation, validé puis appliqué à la commande à champ moyen. Sont comparés alors le contrôle à champ moyen avec et sans contraintes, et mis en évidence les non-respects de la trajectoire en cas de violation des contraintes. Une dernière partie traite d'une méthode d'accélération de la commande à champ moyen et d'une méthode de correction de la trajectoire de consigne dans le but d'élargir le plus possible l'ensemble des trajectoires réalisable.  ABSTRACT: The ongoing energy transition is about to entail important changes in the way we use and manage energy. In this view, smart grids are expected to play a significant part through the use of intelligent storage techniques. Initiated in 2014, the SmartDesc project follows this trend to create an innovative load management program by exploiting the thermal storage associated with electric water heaters existing in residential households. The device control algorithms rely on the recent theory of mean field games to achieve a decentralized control of the water heaters temperatures producing an aggregate optimal trajectory, designed to smooth the electric demand of a neighborhood. Currently, this theory does not include power and temperature constraints due to the tank heating system or necessary for the user's safety and comfort. Therefore, a trajectory violating these constraints would not be feasible and would not induce the forecast load smoothing. This master's thesis presents a method to detect the non-feasability, of a target trajectory based on the Kolmogorov equations associated with the controlled electric water heaters and suggests a way to correct it so as to make it achievable under constraints. First, a partial differential equations based model of the water heaters under temperature constraints is presented. Subsequently, a numerical scheme is developed to simulate it, and applied to the mean field control. The results of the mean field control with and without constraints are compared, and non-feasabilities of the target trajectory are highlighted upon violations. The last part of the thesis is dedicated to developing an accelerated version of the mean field and a method of correcting the target trajectory so as to enlarge as much as possible the set of achievable profiles.


identifier: Zaghrouti, A. (2016). Algorithme du simplexe en nombres entiers avec décomposition  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: L'objectif général de cette thèse est de développer un algorithme efficace pour la résolution du problème de partitionnement d'ensemble (SPP : Set Partitioning Problem). Le SPP est un problème très connu de la programmation linéaire en nombres entiers. Il consiste à partitionner un ensemble de tâches (ex : vols d'avion, segments de trajet d'autobus, ...) en sous-ensembles (routes de véhicules ou suites de tâches effectuées par une personne) de sorte que les sous-ensembles sélectionnés aient un coût total minimum tout en couvrant chaque tâche exactement une et une seule fois. Le SPP est en général résolu par la méthode branch-and-price. Cette méthode peut être excessivement lente dans le cas de problèmes difficiles de très grande taille. Le paradigme derrière la méthode est “dual” ou “tout ou rien” dans le sens où une solution entière du problème est en général obtenue très tard ou à la fin de la résolution pour les problèmes pratiques. Avoir une solution entière rapidement est très apprécié en pratique. En plus, il est très fréquent, en pratique, de vouloir optimiser un problème pour lequel on connaît déjà une solution avec une bonne information primale que l'on veut, au moins, améliorer. La méthode branch-and-price n'est pas adaptée pour tirer avantage d'une telle situation. Une approche “primale” est mieux appropriée pour la résolution du SPP (ex : planification d'horaires de chauffeurs d'autobus). L'approche, en question, s'appelle l'algorithme du simplexe en nombres entiers et consiste à commencer d'une solution initiale connue et effectuer une série de petites améliorations de façon à produire une suite de solutions présentant des coûts décroissants et convergeant vers une solution optimale. Plusieurs auteurs ont proposé par le passé des algorithmes pour résoudre le SPP d'une façon primale. Malheureusement, aucun de ces algorithmes n'est assez efficace pour être utilisé en pratique. Le principal facteur derrière cela est la nature fortement dégénérée du SPP. Pour chaque solution, il y a un très grand nombre de bases permettant d'identifier des mouvements vers des solutions voisines. Le phénomène de la dégénérescence implique qu'il est difficile, et même combinatoire, de passer d'une solution entière à une autre ; mais ces algorithmes ne proposent pas de techniques efficaces pour pallier ce phénomène. Donc, plus précisément, l'objectif de cette thèse est de proposer une implémentation de l'algorithme du simplexe en nombres entiers pratique et efficace contre la dégénérescence. C'est-à-dire que l'implémentation recherchée doit être capable de résoudre des SPPs de grande taille ; et elle doit aussi être en mesure d'exploiter une solution initiale donnée et produire, itérativement et dans des temps raisonnablement courts, des solutions améliorées. Pour ce faire, nous commençons, dans un premier travail, par l'exploitation des idées d'un algorithme appelé simplexe primal amélioré (IPS : Improved Primal Simplex). Cet algorithme cerne efficacement le phénomène de la dégénérescence lors de la résolution d'un programme linéaire quelconque. Ainsi, nous proposons un algorithme inspiré par IPS et adapté au contexte du SPP (nombres entiers). L'algorithme, baptisé simplexe en nombres entiers avec décomposition, commence à partir d'une solution initiale avec une bonne information primale. Comme dans IPS, il améliore itérativement la solution courante en décomposant le problème original en deux sous-problèmes : un premier sous-problème, appelé problème réduit, qui est un petit SPP, permet d'améliorer la solution en ne considérant que les colonnes dites compatibles avec la solution courante. Un deuxième sous-problème, appelé problème complémentaire, ne considérant que les colonnes incompatibles avec la solution courante, permet de trouver une direction de descente combinant plusieurs variables qui garantit d'avoir une meilleure solution, mais pas nécessairement entière. Le domaine réalisable du problème complémentaire, relaxé de toute contrainte d'intégralité, représente un cône des directions réalisables. Une contrainte supplémentaire, appelée contrainte de normalisation, lui est ajoutée pour assurer qu'il soit borné. Les directions qu'il trouve ont la caractéristique d'être minimales dans le sens où elles ne contiennent aucune sous-direction réalisable. Cette caractéristique, accompagnée d'une technique de pricing partiel (partial pricing) appelée multi-phase, fait que, dans la majorité des itérations, le problème complémentaire trouve directement des directions qui mènent vers des solutions entières. Dans le restant des cas, où les directions trouvées mènent vers des solutions fractionnaires, un branchement en profondeur permet souvent d'aboutir rapidement à une solution entière. Nous avons testé ce nouvel algorithme sur des instances d'horaires de chauffeurs d'autobus ayant 1600 contraintes et 570000 variables. L'algorithme atteint la solution optimale, ou une solution assez proche, pour la majorité de ces instances ; et ceci dans un temps qui représente une fraction de ce qu'aurait demandé un solveur commercial tel que CPLEX; sachant que ce dernier n'arrive même pas à trouver une première solution réalisable après une durée de plus de 10 heures d'exécution sur certaines instances. L'algorithme, dans sa première version, représente à notre avis une première implémentation de l'algorithme du simplexe en nombres entiers à être capable de résoudre des instances de SPP de grande taille dans des temps acceptables en pratique. Toutefois, il souffre encore de quelques limitations telles que la nécessité de développer un branchement complexe pour pouvoir améliorer la qualité des solutions trouvées. Cela est dû au fait que le problème complémentaire présente une structure difficilement exploitable par CPLEX. Une autre limitation de cette implémentation est qu'elle ne permet pas de supporter les contraintes supplémentaires qui ne sont pas de type partitionnement. Dans un deuxième travail, nous améliorons notre algorithme en généralisant certains aspects de son concept. Notre objectif dans cette étape est d'éviter d'implémenter un branchement complexe et exhaustif tout en permettant à notre algorithme de pouvoir considérer des contraintes supplémentaires. Nous revoyons donc la façon avec laquelle l'algorithme décompose le problème et nous proposons une méthode de décomposition dynamique où l'intégralité de la solution est contrôlée au niveau du problème réduit au lieu du problème complémentaire. Ainsi, le problème complémentaire n'est plus responsable de trouver une direction menant à une solution entière mais plutôt une direction de descente quelconque ; et c'est le problème réduit qui s'occupe de chercher une solution entière autour de cette direction de descente en déléguant le branchement au solveur commercial. Avec cette décomposition dynamique, l'algorithme atteint une solution optimale, ou presque optimale, pour toutes les instances, tout en maintenant le même ordre de grandeur des temps d'exécution de la version précédente. Dans un troisième travail, nous nous donnons l'objectif d'améliorer la performance de l'algorithme. Nous visons de rendre les temps d'exécution de l'algorithme plus rapides sans perdre tous les avantages introduits par le deuxième travail. Nous constatons, alors, que la minimalité des directions de descente exigée par le problème complémentaire est un facteur qui favorise l'intégralité des solutions subséquentes, mais représente, aussi, un élément de ralentissement puisqu'il force l'algorithme à faire plusieurs petits pas, vers des solutions adjacentes uniquement, en direction de sa solution finale. Nous changeons, alors, le modèle du problème complémentaire pour lui permettre de trouver des directions de descente non minimales. Le nouveau modèle arrive, ainsi, à aller directement vers des solutions entières non adjacentes présentant des améliorations considérables dans le coût ; et ceci en un nombre d'itérations très réduit qui ne dépasse pas deux itérations pour les instances de grande taille dans nos tests. Une solution optimale est toujours atteinte et le temps global d'exécution est réduit par au moins un facteur de cinq sur toutes les instances. Ce facteur est de l'ordre de dix pour les instances de grande taille. Avec ces trois travaux, nous pensons avoir proposé un algorithme du simplexe en nombres entiers efficace qui produit des solutions de qualité en des temps courts.  ABSTRACT: The general objective of this thesis is to develop an efficient algorithm for solving the Set Partitioning Problem (SPP). SPP is a well known problem of integer programming. Its goal is to partition a set of tasks (e.g. plane flights, bus trip segments, ...) into subsets (vehicle routes or set of tasks performed by a person) such that the selected subsets have a minimum total cost while covering each task exactly once. SPP is usually solved by the method of branch-and-price. This method can be excessively slow when solving difficult problems of large size. The paradigm behind the method is “dual” or “all or nothing” in the sense that an integer solution of the problem is generally obtained very late or at the end of the solution process for large instances. In practice, having an integer solution quickly is very appreciated. Also, it is very common in practice to solve a problem for which a solution having good primal information is already known. We want to, at least, improve that solution. The branch-and-price method is not suitable to take advantage of such a situation. A “primal” approach fits better for the solution of the SPP (e.g. bus driver scheduling). The approach is called the Integral Simplex algorithm. It consists of starting from a known initial solution and performing a series of small improvements so as to produce a series of solutions with decreasing costs and converging towards an optimal solution. Several authors have, in the past, proposed algorithms for solving the SPP in using a primal paradigm. Unfortunately, none of these algorithms is effective enough to be used in practice. The main factor behind this is the highly degenerate nature of the SPP. For each solution, there is a very large number of bases that permit to identify transitions to neighbor solutions. The degeneracy implies that it is difficult, and even combinatorial, to go from an integer solution to another; but these algorithms do not offer effective techniques to overcome degeneracy. So, specifically, the aim of this thesis is to introduce an implementation of the Integral Simplex that is effective against degeneracy in practice. This means that the intended implementation must be able to solve SPPs of large size; and it must also be able to benefit from a given initial solution and produce, iteratively and in reasonably short time, improved solutions. To do this, we first use ideas from an algorithm called Improved Primal Simplex (IPS) algorithm. This algorithm helps the primal simplex algorithm in effectively coping with degeneracy when solving linear programs. Thus, we propose an algorithm inspired by IPS and adapted to the context of the SPP. The algorithm, called Integral Simplex Using Decomposition, starts from an initial solution with good primal information. As in IPS, it iteratively improves the current solution by decomposing the original problem into two sub-problems: a first sub-problem, called reduced problem, which is a small completely non-degenerate SPP that improves the solution by considering only the columns that are said to be compatible with the current solution. A second sub-problem, called complementary problem, considers only the columns that are incompatible with the current solution. The complementary problem finds a descent direction, combining several variables, that guarantees to have a better solution; but not necessarily integer. The feasible domain of the complementary problem, where all the integrality constraints are relaxed, is a cone of feasible directions. An additional constraint, called normalization constraint, is added to ensure that the problem is bounded. The directions found are minimal in the sense that they do not contain any feasible sub-direction. This minimality feature, combined with a partial pricing technique called multi-phase, helps the complementary problem in finding directions that directly lead to integer solutions in the majority of iterations. In the remaining cases, where the directions lead to fractional solutions, a quick deep branching often lead to an integer solution. We tested the new algorithm on bus driver scheduling problems having 1600 rows and 570000 columns. The algorithm reaches an optimal, or near optimal, solution for the majority of these problems; solution times represent a fraction of what would have taken a commercial solver such as CPLEX. The latter does not even find a first feasible solution within a 10 hour runtime period for some of those problems. We think that the algorithm, under its first version, is a first implementation of the integral simplex method that was able to solve large SPP problems within acceptable times in practice. However, it still has some limitations such as the need to develop a complex branching to improve the quality of the solutions found. This is due to the fact that the complementary problem presents a structure that is not suitable to handle. Another limitation of this implementation is the fact that it does not consider supplementary non partitioning constraints. In a second paper, we improve our algorithm generalizing certain aspects of its concept. Our goal in this step is to avoid implementing a complex and exhaustive branching while allowing our algorithm to consider supplementary constraints. We review, therefore, the way in which the algorithm decomposes the problem and propose a method of dynamic decomposition where the integrality of the solution is controlled within the reduced problem instead of the complementary problem. Thus, the complementary problem is no longer responsible for finding a direction leading to an integer solution but only a descent direction; and the reduced problem handles the integrality of the solution, while searching around this descent direction, by delegating the branching to the commercial solver. With this dynamic decomposition, the algorithm reaches an optimal or near optimal solution for all instances; while maintaining execution times comparable to the ones from the previous version. In a third paper, we target the objective of improving the performance of the algorithm. We aim to make the algorithm run faster without losing the benefits introduced by the second paper. We observe, then, that the minimality of descent directions, required by the complementary problem, forces the algorithm to make small steps towards adjacent solutions. We then change the model of the complementary problem to let it find non-minimal descent directions. The new model is, thus, able to go directly to non-adjacent integer solutions with significant improvements in the cost, in a very limited number of iterations that does not exceed two iterations for large problems in our tests. An optimal solution is always reached and the execution time is reduced by at least a factor of five on all instances. This factor is about ten for large instances. With these three papers, we believe we have introduced an effective integral simplex algorithm that produces quality solutions in short times.


identifier: Pena, D. (2016). Développement d'un code de givrage tridimensionnel avec méthode Level-set  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le travail réalisé dans cette thèse introduit le concept de l'utilisation de la méthode Level-Set pour simuler l'interface Glace/Air au cours du temps lors du processus de givrage en vol des aéronefs. Pour cela, un code de givrage tridimensionnel multi-blocs et parallélisé a été implémenté au sein du solveur NSMB (Navier-Stokes-Multi-Blocks). Il comprend notamment un module de calcul des trajectoires des gouttelettes par une approche Eulérienne compatible avec l'utilisation de grilles chimères et un module thermodynamique pour le calcul des masses de glace incluant deux modèles différents : un modèle algébrique itératif et un modèle à dérivées partielles. Une attention particulière a été portée sur la vérification du code de givrage implémenté en comparant systématiquement, si possible, les résultats obtenus avec les données expérimentales et numériques existantes dans la littérature. Pour cette raison, le module de déformation de maillage existant dans NSMB a été intégré au code implémenté afin de pouvoir simuler le givrage par une méthode traditionnelle. Enfin, un nouveau principe pour le suivi de l'interface glace/air est introduit via l'utilisation d'une méthode Level-Set. Puisque dans ce travail de thèse nous nous intéressons particulièrement au concept, la méthode Level-Set développée est d'ordre un et est résolue implicitement. On montrera cependant que des résultats valides sont obtenus avec une telle approximation.  ABSTRACT: This thesis introduces the concept of the Level-Set method for simulating the evolution through time of the ice/air interface during the process of in-flight aircraft icing. For that purpose, a three-dimensionnal multi-block and parallelized icing code have been implemented in the NSMB flow solver (Navier-Stokes-Multi-Blocks). It includes a module for calculating the droplet trajectories by an Eulerian approach compatible with the use of chimera grids and a thermodynamic module to calculate the ice masses including two different models : an iterative algebraic model and a PDE model. Particular attention was paid to the validation of the icing code implemented by comparing results with existing experimental and numerical data in the literature. For this reason, the existing mesh deformation algorithm in NSMB was integrated into the code to simulate icing by a traditional method. Finally a new principle to track the ice/air interface is introduced using the Level-Set method. Since we are particularly interested in the concept, the Level-Set method developped is first order and solved implicitly. However it will be shown that valid results are obtained with such an approximation.


identifier: Vallée Schmitter, C. (2016). Évaluation de l'incertitude d'un modèle d'analyse de cycle de vie temporel de la production et de la consommation de l'électricité dans un contexte de gestion des centres de données  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans le cadre d'un projet en collaboration avec le groupe synchromedia de l'ÉTS, le CIRAIG a étudié de nouvelles approches pour quantifier les impacts environnementaux de la consommation d'électricité par des centres de données. Pour cela, deux modèles temporels de prédictions ont été mis en place en utilisant l'Analyse de Cycle de Vie (ACV). Un premier utilisant une approche ACV attributionnelle et un second avec une approche ACV conséquentielle. Cet outil, qui est l'ACV, est régulé par la norme ISO 14044, qui définie les terminologies, les règles et les recommandations pour réaliser des ACV. L'une de ces recommandations est de réaliser des analyses d'incertitudes pour vérifier la fiabilité des résultats. Lors de la réalisation des modèles attributionnels et conséquentiels, cette analyse additionnelle avait été temporairement mise de côté pour être traitée de façon globale dans ce mémoire. Ce mémoire à pour objectif de renforcer la crédibilité des modèles mis en place en effectuant des analyses d'incertitudes sur les résultats produits par ces études antérieures. Pour ce faire, l'étude a été divisée en quatre sous objectifs : 1) calculer les distributions de probabilités des processus de la base de données ecoinvent utilisés dans les modèles pour les provinces de Québec, de l'Alberta et de l'Ontario ; 2) calculer les conséquences de ces distributions de probabilités sur les modèles de sélection de la province ayant l'électricité avec les impacts environnementaux les plus faibles ; 3) évaluer les différences entre les sources de données utilisées pour la construction du modèle attributionnel et évaluer la conséquence de ces écarts sur les résultats ; 4) quantifier la part de capacité de production électrique non prise en compte dans les sources de données utilisées et évaluer les conséquences de ce critère sur la composition des bouquets électriques horaires. Pour répondre à ces objectifs, des scripts informatiques de simulation de Monte-Carlo sont programmés pour générer les distributions de probabilités des nombreux bouquets électriques horaires, et ce, pour les trois provinces étudiées. De plus, des comparaisons entre les sources de données sont effectuées. Enfin, une modélisation simplifiée du réseau de production et distribution d'électricité pour la province de l'Ontario est réalisée dans un logiciel spécialisé. Ceci a pour but d'identifier l'importance des contraintes physiques du réseau électrique dans une même province et donc leurs répercussions sur les variations des impacts environnementaux entrainés par des changements marginaux de la demande électrique. Cette étude a permis d'observer que l'incertitude des résultats de ces nouveaux modèles temporels n'a pas beaucoup de conséquence sur les conclusions qu'ils apportent. Ces nouvelles approches pour calculer les impacts environnementaux de façon temporelle de la consommation d'électricité sont des améliorations pour les systèmes utilisant une grande quantité d'électricité tels que les centres de données, car ils permettent de modéliser avec plus de précision l'impact de la consommation d'électricité sur l'environnement.  ABSTRACT: As part of a research program focused on finding ways to decrease the environnemental impacts of data center, the CIRAIG developed two models in order to be able to select the province with the cleanest electricity. Even if both models use the life cycle analysis methodology (LCA) they differ on their approach. The first model is based on attributional LCA and the second one on consequential LCA. However the last step of an LCA, as recommended by the ISO, is to evaluate the uncertainty of the results. This step was left aside in the previous studies to be the main subject of this research. The goal of this research is to improve the trust in the those models by doing uncertainty analysis on the results they produced. This analysis was split into four parts: 1) compute the distributions of the grid mix used by the two studies; 2) compute the consequences of those distributions on the decisions; 3) quantify the differences between the data sources and evaluate their consequences on the decisions; 4) identify and quantify the power plants not included in the data sources and evaluate their contribution on the grid-mixes. To fulfil those goals, scripts were written to compute Monte-Carlo simulations of the environnemental impacts of the multiple grid-mix used in the models for the tree provinces. Data about the electric production have been collected to identify previously not accounted for power plants. Comparisons of the data sources used in the original studies were carry out to evaluate the significance of the disparities. Finally a model of the electric grid of Ontario was implemented in a power system simulation software. This was to show the importance of some of the physical constraints inside the network. The result of this study show that the uncertainty included in the results have little to no consequences on the decision process for the studied provinces. This two new models, implemented to take into account the temporal aspect of electric consumption of electricity on the environmental impacts, are a real improvement to the previous static models.


identifier: N'techobo, E. P. A. (2016). Annotations sémantiques et analyse de surface pour l'extraction de graphes d'abstraction de débats politiques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: De nombreux gouvernements ont pris des initiatives pour ouvrir et partager leurs données telles que les débats parlementaires. Ce type de corpus est généralement très grand, couvre plusieurs thématiques et n'est pas toujours organisé de manière linéaire. Dans ce travail de recherche, nous proposons une méthode pour extraire automatiquement des représentations abstraites basées sur des graphes qui représentent les sujets discutés durant les débats politiques et les relations qui existent entre ces sujets. À cette fin, nous exploitons des annotateurs sémantiques basés sur le Linked Data pour l'extraction des entités concernées. De cette façon, nous pouvons représenter les sujets discutés avec des concepts dont la sémantique a déjà été définie dans le Linked Data de manière structurée, à la différence des méthodes existantes qui utilisent de simples mots clés. Aussi, nous extrayons des relations entre les concepts provenant du Linked Data et des relations de haut niveau entre ces entités provenant du corpus de débats. Ces dernières sont extraites avec des patrons d'analyse morphosyntaxiques, définis manuellement, et désambiguïsées en utilisant VerbNet. Avec les concepts et relations extraits, nous construisons un graphe abstrait qui représente le débat. Ce graphe est ensuite réduit en fonction de plusieurs paramètres pour ne conserver que les entités et relations les plus importantes. Le graphe généré, en plus de permettre la recherche sémantique, pourrait être réutilisé par d'autres systèmes pour la génération de résumé abstractif ou effectuer des systèmes de réponses à des questions (question answering systems).  ABSTRACT: Many governments have taken initiatives to open up and share their data such as parliamentary debates. This type of corpus is generally very large, covers several topics and is not always organized in a linear manner. In this research, we propose a method to automatically extract abstract representations based on graphs that represent the topics discussed during political debates and the relationships between these topics. To this end, we use semantic annotators based on Linked Data for extracting topics. In this way, we can represent the discussed topics with concepts whose semantics has already been defined on the Linked Data cloud in a structured way, unlike existing methods which generally rely on simple keywords. Also, we extract relations between the concepts based on the information available on the Linked Data Cloud and provide high level relations between these entities from the corpus of debates. These relations are extracted with morpho-syntactic patterns defined manually and disambiguated using VerbNet. With the concepts and relationships extracted, we construct an abstract graph representing the debates. This graph is successively reduced based on several parameters to keep only the most important entities and relationships. The generated graph, in addition to enabling semantic search, could be reused by other systems for the generation of abstractive summarization or question answering.


identifier: Jan Mahamad, T. (2016). Animation par l'exemple de texture vectorielle  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La facilité d'accès et la multiplication des écrans pour les particuliers dans les dernières décennies ont favorisé la diffusion de contenus animés, dont la complexité augmente toujours plus en suivant l'augmentation de puissance de calcul des appareils disponibles. Ce phénomène crée l'expression d'un besoin de réaliser des animations de manière intuitive et efficace de la part des utilisateurs d'outils d'animation. Nous nous intéressons dans ce mémoire aux techniques permettant la synthèse des textures animées, c'est-à-dire la création automatique de textures animées guidée par des algorithmes. Les textures animées sont présentes dans de nombreux types de réalisations, allant de la projection murale sur des bâtiments à l'enrichissement de présentations en passant par l'habillage de scènes dans des films ou jeux vidéos. Bien que de nombreux travaux visent à synthétiser des textures animées, peu se penchent sur l'animation de textures créées en amont. Nous proposons dans ce mémoire un système permettant de répondre à cette absence de solution en nous intéressant à plusieurs aspects clés du processus d'animation et des textures. En s'appuyant sur les propriétés statistiques des distributions dans les textures, la méthode proposée permet d'animer de manière intuitive toute la texture d'entrée à partir d'un petit exemple. L'utilisateur est invité à spécifier la structure spatiale de son exemple d'animation, pour former ce que nous appelons des groupes de mouvement, afin de guider une recherche gloutonne des dispositions de couleur et spatiales similaires. L'animation des éléments statiques dans la texture d'entrée ne peut être réalisée en appliquant simplement les mouvements de l'animation d'exemple à cause de la variabilité de disposition spatiale des éléments inhérente aux propriétés statistiques des textures. Une analyse de la hiérarchie et de la structure des mouvements spécifiés par l'utilisateur en amont permet d'adapter au mieux les mouvements aux différentes dispositions spatiales. Plusieurs contraintes sont établies dans la méthodologie afin de permettre de synthétiser des animations à partir d'une déformation rigide minimale des mouvements d'exemple. La méthode proposée dans ce mémoire donne des résultats prometteurs aussi bien sur la partie de recherche de similarités que sur l'adaptation des mouvements, néanmoins le résultat est dépendant de la spécification de groupes de mouvements suffisamment différents les uns des autres par l'utilisateur.  ABSTRACT: Easy access to multiple screens for people and the growth in computational power in the last few decades promoted the emergence of more and more complex animated contents.This phenomenon creates a need for intuitive and efficient animation tools. In this thesis, we focus on methods allowing synthesis of animated textures, i.e. algorithms guided, or computer assisted technic to create animated textures. Such textures are widely used in numerous applications : wall projections on buildings, presentation enhancements, videogames, movies, etc. Although many research aims to synthesize animated textures, they focus mainly on creation and animation at the same time. Few are addressing the animation of already existing textures. We propose a system to address the problem of animating static textures by focusing on several key aspects of the textures and the animation process. Based on properties of the statistical distributions, the proposed approach allows intuitive animation of all elements in an input texture from a small example set of animated elements. The user has to specify the spatial structure of the example animation to form what we call the motion groups to guide a greedy search for similar dispositions based on spatial and color similarities. The animation of the static elements in the input texture can't be achieved by simply applying the same motion as a given example because of small variations in the spatial arrangement allowed by the statistical distributions of textures. An analysis of the user  specified motion hierarchy and structure allows us to adapt the motion to the differences in spatial arrangements. Several constraints are established in the methodology in order to synthetize animations with a minimum rigid deformation of example motions. The proposed method shows promising results in both the similarity search and the adaptation of motions. However the result is dependent on the specification of the motion groups with enough differences from one another.


identifier: Addi, C. (2016). Conception d'un adaptateur moléculaire pour l'immobilisation de facteurs de croissance sur un substrat de collagène  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les biomatériaux à base de collagène ont une place particulièrement importante dans le domaine de l'ingénierie tissulaire. Leur fonctionnalisation peut être facilement effectuée à l'aide de protéines chimères constituée d'une biomolécule, typiquement un facteur de croissance, fusionnée à un domaine de liaison au collagène. Cette fonctionnalisation peut conférer aux biomatériaux des propriétés mitogéniques et anti-apoptotiques, et influencer la colonisation de ce dernier par des cellules. De nombreuses études ont été menées en ce sens dans des domaines variés de la médecine régénératrice, comme la cicatrisation ou la régénération osseuse. Nous avons choisi d'immobiliser des facteurs de croissance étiquetés avec une hélice alpha (Ecoil-GF) sur un substrat de gélatine en utilisant un adaptateur moléculaire constitué du domaine de liaison au collagène de la fibronectine, étiqueté avec l'hélice alpha partenaire (CBD-Kcoil). Les hélices alpha Ecoil et Kcoil interagissent par interaction superhélice d'une manière spécifique avec une forte affinité, ce qui permet la formation d'un complexe entre la gélatine, l'adaptateur moléculaire CBD-Kcoil et le facteur de croissance Ecoil-GF. Nous avons produit et purifié le facteur de croissance des fibroblastes basique étiqueté avec l'hélice Ecoil (Ecoil-bFGF), et nous avons comparé son immobilisation avec celle du facteur de croissance épidermique, en utilisant l'adaptateur moléculaire CBD-Kcoil.  ABSTRACT: Collagen-based biomaterials have attracted a lot of interest in the field of tissue engineering. Their functionalization can be easily performed using chimeric proteins composed of a biomolecule, typically a growth factor, that is fused to a collagen-binding domain. This functionalization may provide biomaterials with mitogenic and anti-apoptotic properties, and influence the cellular fate within the implant. Many studies have been conducted to this end, in various fields of regenerative medicine, such as wound healing and bone regeneration. We chose to tether coil-tagged growth factors (Ecoil-GF) on a gelatin substrate using a molecular adaptor consisting of the collagen-binding domain of fibronectin, fused to the complementary coil (CBD-Kcoil). E and K coils interacted through coiled-coil interaction in a specific manner with high affinity, which enabled the formation of a ternary complex between the gelatin substrate, the molecular adapter CBD-Kcoil and the growth factor Ecoil-GF. We have produced and purified an Ecoil-tagged basic fibroblast growth factor (Ecoil-bFGF), and we have compared its tethering with that of the epidermal growth factor, using the molecular adaptor CBD-Kcoil.


identifier: Xing, J. (2016). Modélisation numérique d'un actionneur plasma de type décharge à barrière diélectrique par la méthode de dérive-diffusion  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les actionneurs au plasma de type décharge à barrière diélectrique (DBD) sont un dispositif proposé pour le contrôle actif de l'écoulement en vue d'améliorer les performances des avions et des turbomachines. Ces actionneurs sont essentiellement constitués de deux électrodes séparées par une couche de matériel diélectrique et produisent un effet sur l'écoulement en convertissant l'électricité directement en force d'actionnement. En raison des coûts pour réaliser des expériences dans des conditions réalistes, il existe un besoin pour développer un modèle numérique prédisant la force d'actionnement et l'effet de divers paramètres sur cette dernière. En effet, cette force d'actionnement est notamment affectée par les conditions atmosphériques (température, pression et humidité), la vitesse du fluide neutre, la tension appliquée sur les électrodes (amplitude, fréquence et forme d'onde) et la géométrie de l'actionneur. Dans cette perspective, l'objectif de ce mémoire est d'implémenter un modèle plasma pour actionneur DBD ayant le potentiel de prédire l'effet de ces différents paramètres sur la force d'actionnement. En modélisation d'actionneur DBD, deux types d'approche sont proposés, à savoir modélisation à faible ordre (ou phénoménologique) et modélisation à ordre élevé (ou scientifique). Toutefois, une étude critique, présentée dans ce mémoire, a révélé que l'approche phénoménologique est basée sur des hypothèses erronées et n'a pas la robustesse nécessaire pour prédire une force d'actionnement sans calibration artificielle pour chaque cas spécifique. Ainsi, l'approche choisie pour modéliser la force d'actionnement est un modèle scientifique de type dérive-diffusion prenant en compte quatre espèces chimiques (électrons, ions positifs, ions négatifs et éléments neutres). Ce modèle a été choisi, car les résultats obtenus avec ce dernier sont consistants avec les observations expérimentales. De plus, il possède un bon potentiel d'amélioration pour tenir compte de l'effet de la pression, de la température et de l'humidité de l'air en plus de nécessiter qu'un temps de calcul raisonnable. Le modèle sélectionné a été indépendamment implémenté en langage C++ et validé pour différents cas de test. Le modèle a été ensuite utilisé pour simuler l'effet de la force d'actionnement sur la transition laminaire-turbulente d'un profil d'aile afin de valider la performance des simulations CFD utilisant ce modèle. Les résultats obtenus montrent que ce modèle prédit mieux l'effet de la force d'actionnement sur l'écoulement qu'un modèle phénoménologique pour un cas pratique en aérospatial.  ABSTRACT: Dielectric barrier discharge (DBD) plasma actuator is a proposed device for active for control in order to improve the performances of aircraft and turbomachines. Essentially, these actuators are made of two electrodes separated by a layer of dielectric material and convert electricity directly into flow. Because of the high costs associated with experiences in realistic operating conditions, there is a need to develop a robust numerical model that can predict the plasma body force and the effects of various parameters on it. Indeed, this plasma body force can be affected by atmospheric conditions (temperature, pressure, and humidity), velocity of the neutral flow, applied voltage (amplitude, frequency, and waveform), and by the actuator geometry. In that respect, the purpose of this thesis is to implement a plasma model for DBD actuator that has the potential to consider the effects of these various parameters. In DBD actuator modelling, two types of approach are commonly proposed, low-order modelling (or phenomenological) and high-order modelling (or scientific). However a critical analysis, presented in this thesis, showed that phenomenological models are not robust enough to predict the plasma body force without artificial calibration for each specific case. Moreover, there are based on erroneous assumptions. Hence, the selected approach to model the plasma body force is a scientific drift-diffusion model with four chemical species (electrons, positive ions, negative ions, and neutrals). This model was chosen because it gives consistent numerical results comparatively with experimental data. Moreover, this model has great potential to include the effect of temperature, pressure, and humidity on the plasma body force and requires only a reasonable computational time. This model was independently implemented in C++ programming language and validated with several test cases. This model was later used to simulate the effect of the plasma body force on the laminar-turbulent transition on airfoil in order to validate the performance of this model in practical CFD simulation. Numerical results show that this model gives a better prediction of the effect of the plasma on the fluid flow for a practical case in aerospace than a phenomenological model.


identifier: Marcotte, B. (2016). Étude du transfert thermique transitoire dans les puits géothermiques à quatre tuyaux  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire vise principalement à valider un modèle numérique de puits géothermiques à quatre tuyaux opérant en régime transitoire. Pour ce faire, un puits géothermique à échelle réduite muni de quatre tuyaux et deux circuits indépendants a été conçu et fabriqué. Le puits est installé à l'intérieur d'un bac à sable existant contenant du sable dont les propriétés thermiques sont bien connues. Pour faire office de coulis, des cylindres de céramique, aux propriétés thermiques connues, ont été usinés et assemblés et quatre tuyaux en acier inoxydable y ont été insérés. Le puits est équipé de multiples sondes de températures qui ont été soigneusement étalonnées. Un programme d'acquisition de données a été conçu afin d'enregistrer la totalité des mesures réalisées sur le puits avec une période d'échantillonnage de 0.1 s. À l'aide de ce montage expérimental, deux essais expérimentaux ont été analysés : pour le premier, les températures d'entrée des deux réseaux sont semblables (70 C) alors qu'une différence de 60 C entre les deux réseaux est utilisée dans le second essai. Le modèle numérique représentant un puits à quatre tuyaux présenté par Godefroy (2014) a été modifié car il ne permettait pas de modéliser correctement le puits miniature utilisé dans la présente étude. Pour le premier essai, les températures de sortie prédites numériquement sont différentes de celles mesurées expérimentalement au début du test mais l'accord est nettement meilleur (à l'intérieur de l'incertitude expérimentale) après une période de 1000 s. Pour le deuxième essai, les températures de sortie prédites numériquement sont différentes de celles mesurées expérimentalement du début jusqu'à la fin du test. Quelques hypothèses sont présentées pour expliquer les différences observées. Ainsi, une analyse de sensibilité a montré que la précision du coefficient d'échange interne était cruciale. Expérimentalement, il semble y avoir un problème avec le virage à 180 ° au bas du puits. En effet, les mesures expérimentales montrent un écart significatif entre les températures en amont et en aval du virage ce qui semble indiquer qu'il y a des pertes de chaleur vers le sable et/ou un échange de chaleur entre les deux réseaux.  ABSTRACT: The goal of this thesis is to validate a double U-tube borehole model operating in transient conditions. A small-scale miniature double U-tube borehole was designed and built for that purpose. The borehole is installed in an existent tank containing laboratory grade sand with known thermal properties. The borehole grout was made of ceramic with known thermal properties. The ceramic cylinders were machined and assembled with four stainless steel pipes so as to form a borehole. The borehole was equipped with several calibrated temperature sensors. A data acquisition system was designed to record all measurements at a sampling period of 0.1 s. Using this experimental setup, two experiments were conducted : the first test had similar inlet temperatures (70 C) for the two U-tubes and the second one had a 60 C difference between the two U-tubes. The numerical model representing a double U-tube borehole presented by Godefroy (2014) was adapted as it was not able to correctly model the experimental borehole used in this study. For the first test, there is a difference between the numerically predicted outlet temperatures and the ones measured experimentally at the beginning of the test. This difference decreases quickly and the predicted temperatures fall within the measurement uncertainty after 1000 s. For the second test, the numerically predicted outlet temperatures are outside of the measurement uncertainty for the total duration of the test. Several factors can explain these differences. For instance, a sensitivity analysis revealed the large influence of the internal heat transfer coefficient. For the experimental setup, it seems that there is a problem with the 180 turn at the bottom of the borehole. A large difference between upstream and downstream temperatures measured at this location seems to indicate that there is non-negligible heat losses to the sand and/or heat transfer between the two U-tubes in the 180 turn.


identifier: Frigo, J.-B. (2016). Étude 3D de l'apparition du galop en rotation sur des corps épais  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'Étude du galop en rotation est un sujet de recherche intéressant pour de nombreux domaines de l'industrie car ce phénomène est à l'origine de nombreux accidents. Il s'agit en effet de vibrations de grandes amplitudes dues à une instabilité créée par le couplage entre le mouvement du solide et les forces d'un fluide agissant sur la structure. À l'heure actuelle, la seule façon de prédire son apparition est de réaliser des simulations numériques coûteuses d'interactions fluide-structure ou d'effectuer des tests expérimentaux. Il n'y a pas de modèle théorique simplifié satisfaisant qui permettrait aux industries de prédire l'apparition du galop sur leurs structures de façon simple et sûre. De plus, les études numériques du galop en rotation prennent rarement en compte les aspects tri-dimensionnels du problème afin de diminuer les temps de calculs. Pourtant ces aspects sont à considérer pour se rapprocher des problèmes industriels. Dans ce mémoire nous avons utilisé une méthode numérique pour simuler des problèmes d'écoulements tri-dimensionnels autour d'un cylindre carré statique ou en mouvement. Dans le cas d'un cylindre en mouvement, la méthode numérique permet d'effectuer le couplage fort entre les forces fluides et le déplacement du cylindre. Cette méthode numérique a été rigoureusement vérifiée afin d'assurer la fiabilité de nos résultats qui ne peuvent pour l'instant pas être comparés à beaucoup d'études antérieures. Nous avons validé la méthode numérique sur d'autres cas à cause du manque d'études sur le sujet. Nos prédictions de forces éxercées par le fluide sur le cylindre statique viennent donc étoffer la littérature à ce sujet. Les prédictions du moment pour des écoulements tri-dimensionnels sont des informations importantes pour le développement d'un modèle théorique simplifié. Nous avons notamment observé que contrairement aux coefficients de portance et de traînée, la valeur absolue du coefficient de moment moyen ne diminue pas lorsque les perturbations tri-dimensionnelles sont prises en compte. Ensuite, les simulations d'interactions fluide-structure nous ont permis d'observer du galop en rotation dans un écoulement 3D, d'étudier la trajectoire ainsi que les forces agissant sur le solide. Finalement, nous avons observé que la corrélation de l'écoulement le long du cylindre oscillant à la fréquence du relâcher tourbillonnaire était plus grande que pour un cylindre fixe. D'autres études de corrélation nous laissent penser que le mouvement du cylindre a pour effet de recorréler les composantes fréquentielles du moment proches de la fréquence d'oscillation du cylindre et de décorréler les autres composantes. Ces informations sur la corrélation sont importantes dans le dimensionnement des structures et montrent que les modèles ne se basant que sur les cas statiques doivent absolument prendre en compte d'une manière ou d'une autre la recorrélation de l'écoulement dûe au mouvement du cylindre.  ABSTRACT: Torsional galloping is a large amplitude oscillation phenomenon resulting from the coupling of the structure motion with the fluid forces acting on it. It is an important issue for a lot of industrial applications since it can lead to catastrophic structural failure. Presently, there is a need for a simplified theoretical model that could predict the torsional galloping phenomenon without expensive experiments or simulations. Moreover, many studies attempting to develop such a model do not take into account three-dimensional perturbations in the flow. These perturbations may become important for industrial applications. In this thesis, we use a numerical method to perform simulations of fixed or rotating square cylinders immersed in three-dimensional cross-flow. With our method we are able to fully take into account the strong coupling between fluid forces and the cylinder motion in order to perform reliable fluid-structure interactions simulations. This numerical method was first thoroughly verified to ensure the reliability of our study given that there is little previous work to compare it to.  Hence, we perform its validation on different cases given the lack of studies on this subject. Our predictions of forces and moments acting on a fixed cylinder in three-dimensional flow will be needed for future developments of a simplified theoretical model for torsional galloping. Our results show that the absolute value of the moment coefficient does not decrease when we take into account three-dimensional perturbations. This is the opposite of what is observed for the Lift and Drag coefficients. Our fluid-structure simulations enable us to study the trajectory of the square cylinder undergoing torsional galloping and the forces acting on it. Finally we observed that the correlation of the flow along a cylinder undergoing rotational motion at the frequency of the vortex shedding was greater than the correlation for a fixed cylinder. A further study on correlation seems to show that the rotational motion of a square cylinder tends to increase the spanwise correlation of the moment frequency components close to the solid oscillation frequency and to decrease the correlation of the other frequencies. These results on the correlation of the flow are important for designing structures subject to torsional galloping. Indeed, it shows that a theoretical model must take into account this recorrelation phenomenon on a rotating cylinder.


identifier: Hely, C. (2016). Planification de trajectoires pour placement automatisé de fibres sur surfaces de géométries complexes  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Durant les 50 dernières années, l'utilisation des matériaux composites pour la fabrication de structures à hautes performances a connu un essor, dû notamment à l'industrie aéronautique. Toujours à la recherche de matériaux plus légers et performants pour la construction d'aéronefs, et devant tenir compte des contraintes de productivité pour rester compétitif, ce secteur a encouragé le développement de nouvelles technologies de production telles que le Placement Automatisé de Fibres (AFP). Cette technologie permet d'automatiser la production de structures en matériaux composites à l'aide de pré-imprégnés. Ces derniers se présentent sous forme de bandes composées de tresses de fibres (verre, carbone, etc.) imprégnées de résine semi-polymérisée. La plupart des cellules d'AFP actuellement en service ont été conçues pour la fabrication de larges panneaux plats ou présentant de faibles courbures, comme par exemple les fuselages d'avion. Cependant le secteur de l'aéronautique, mais également les industries de production d'équipement de sport s'intéressent à présent à cette technique pour la fabrication de pièces de plus faibles dimensions et possédant des géométries plus complexes. L'objectif du projet dans lequel s'inscrit le travail présenté ici est donc de mettre au point une cellule de travail et des techniques permettant la production de telles pièces par AFP. La recherche présentée dans ce mémoire concerne plus particulièrement le développement de nouvelles méthodes de planification de trajectoires pour AFP. La majeure partie de l'étude s'est concentrée sur la génération de celles-ci sur un type de surfaces en particulier : les surfaces de révolution multi-axiales de section circulaire constante telles que des tubes en forme de « Y ». Plusieurs algorithmes de génération de trajectoires seront présentés au travers de ce mémoire, chacun cherchant à couvrir la surface de la pièce le plus complètement possible afin de produire des objets finaux en un seul tenant. La méthodologie utilisée dans deux de ces algorithmes est de couvrir individuellement chaque branche par des trajectoires dérivant des hélices. Dans un cas l'hélice sera coupée au niveau de la jonction entre les branches (algorithme HD) et dans l'autre cas cette hélice pourra être déformée (algorithme HA) pour épouser les contours de la jonction. Les différentes branches seront ensuite liées entre elles grâce à une trajectoire définie sur l'intersection des cylindres. Ces deux méthodes ont cependant révélé posséder plusieurs défauts qui pourraient compromettre leur utilisation en pratique, ou conduire à la production de pièces présentant des défauts affaiblissant leurs propriétés mécaniques.  Deux autres algorithmes ont donc été développés afin d'améliorer les trajectoires produites.  ABSTRACT: During the past 50 years, the use of composite materials drastically increase, mainly thanks to the interest of aeronautical industries for these strong and lightweight materials. To improve the productivity of composite materials manufacturing some of the largest aeronautics companies began to develop automated processes such as Automated Fibre Placement (AFP). The AFP workcells currently used by the industry were mainly developed for production of large, nearly flat, plates with low curvatures such as aircraft fuselages. However, the fields of aeronautics and sport goods production begin nowadays to show an interest for manufacturing of smaller and more complex parts. The aim of the project in which this research takes place is to design a new AFP workcell and to develop new techniques allowing production of parts with small size and complex geometry. The work presented in this thesis focuses on the path planning on multi-axial revolution surfaces, e.g. Y-shaped tubes of constant circular cross section. Several path planning algorithms will be presented aiming at the exhaustive coverage of a mandrel with pre-impregnated (prepreg) composite tape. The methodology used in two of these algorithms is to individually cover each branch of the Y-shaped part with paths deriving from a helix. In the first one, the helix will be cut at the boundary between a branch and the junction region (algorithm HD) while in the second (algorithm HA) the pseudo-helix path can be adjusted to follow this boundary. These two methods were shown to have some drawbacks compromising their practical use and possibly leading to parts with diminished mechanical properties. To avoid these drawbacks, two others algorithms were developed with a new methodology. With them, the aim is to cover two branches of the Y-shape with a continuous course (i.e. without cut). The first one uses a well known strategy which defines plies with a constant fibre orientation. Parallel paths are then computed to generate a full and uniform ply covering two branches. Once again this method suffers from a main drawback, namely that it can produce highly curved paths leading to manufacturing defects. To overcome this limitation, a last algorithm is proposed ensuring that the maximal curvature of a trajectory stays below a fixed threshold. However, fulfilling this constraint prevents to predict the complete shape of the path and to ensure a perfectly uniform coverage. It is thus proposed to generate an exhaustive set of trajectories having different shapes and covering all the part. Then, a selection algorithm is used to choose the ones which are best suited according to selection criteria.


identifier: Marion-Ouellet, L. O. (2016). Utilisation de dispositifs à transfert de charge pour la détection de muons cosmiques dans un contexte de tomographie  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Face à la menace du terrorisme nucléaire, plusieurs pays se sont procurés des détecteurs de matériaux radioactifs pour protéger leurs frontières. Ces systèmes détectent habituellement des émissions de rayons gammas, beta ou alpha qui proviennent d'uranium, radium, césium ou autre matériel radioactif. Cependant, la source radioactive peut être dissimulée par une épaisseur de plomb et d'autres matériels absorbants ces rayonnements. Avec une quantité suffisante de blindage, un individu désirant faire de la contrebande de matériel nucléaire peut traverser les frontières sans alerter les autorités. Pour faire face à ce risque, plusieurs laboratoires à travers le monde travaillent sur une technologie de tomographie par muons qui pourrait être utilisée pour identifier des sources nucléaires blindées. Celle-ci se base sur l'analyse de la déviation d'un muon cosmique traversant un cargo d'intérêt. Cette déviation étant fonction du nombre Z des atomes traversés (le nombre de protons dans le noyau), il est en principe possible de déterminer le contenu du cargo. Pour calculer cette déviation angulaire, il faut d'abord mesurer la position des muons sur quatre plans horizontaux (deux pré-cargo, deux après). Cette tâche est traditionnellement dévolue à des détecteurs comme des chambres à fils ou des scintillateurs mais pourrait aussi être remplie par des détecteurs CCDs (Chargle-Coupled Devices ou dispositifs à transfert de charge). Cet ouvrage se penche spécifiquement sur l'utilisation de CCDs pour la tomographie par muons. Ce mémoire a pour but de déterminer la faisabilité d'utiliser un détecteur de muons à base de CCDs commerciales. Pour répondre à cette question, des simulations numériques ont été réalisées en utilisant le logiciel Geant4. Ces travaux nous permettent d'obtenir le dépôt d'énergie théorique de muons de diverses énergies cinétiques dans une plaque de silicium représentant une puce de CCD. Ces résultats sont ensuite comparés à la théorie préalablement exposée pour vérifier leur validité. L'énergie des muons varie de 50 MeV à 1 TeV et les épaisseurs étudiées sont de 300 et 775 μm. Les résultats indiquent qu'un muon de 4 GeV (énergie la plus probable pour des muons d'origines cosmiques) devrait déposer environ 106 et 281 keV en moyenne pour des épaisseurs de 300 et 775 μm, ce qui se traduit par 28 000 et 76 000 paires électron-trou comme signal pour les deux épaisseurs étudiées. Tous les résultats obtenus concordent avec la théorie connue des dépôts d'énergie dans les semi-conducteurs minces.  ABSTRACT: Faced with the threat of nuclear terrorism, many countries have purchased radioactive material detectors to protect their borders. These systems usually detect gamma, beta or alpha ray emissions coming from uranium, radium, cesium or other radioactive material. However,the radioactive source can be concealed by thick lead shielding and radiation absorbing material. With enough shielding, an individual wishing to smuggle illicit nuclear material could cross borders without alerting the authorities. To address this risk, several laboratories worldwide are working on muon tomography technology. This technique aims to detect shielded nuclear material by measuring the deflection of a cosmic muon after crossing the cargo of interest. Since this deviation is a function of the Z number of atoms (the number of protons inside the nucleus), it is possible to determine the contents of the cargo. To calculate the angular deviation, we must first measure the position of the muon on four succeding horizontal planes (two pre-cargo, two after). This task is traditionally assigned to wire chambers or scintillators detectors but could also be fulfilled by CCD detectors (Chargle-Coupled Devices). This work specifically addresses the use of CCDs for muon tomography. This thesis' objective is to determine the feasibility of using a commercial CCD based muon detector. To answer this question, numerical simulations have been performed using the software Geant4. This work allows us to obtain the theoretical energy deposition of muons of various kinetic energies into a silicon wafer representing a CCD chip. These results are then compared to numerical values derived from the theory presented in the literature to verify their validity. The muons' energy is varied from 50 MeV to 1 TeV and silicium thicknesses of 300 and 775 μm are studied. The results obtained indicate that a muon of 4 GeV (most probable cosmic muon energy) should deposit 106 and 281 keV for an average thickness of 300 and 775 μm respectively, which translates to 28 000 and 76 000 electron-hole pairs as signal for the two thicknesses. All the results obtained through Geant4 are consistent with the known theory of energy deposits in thin semiconductor materials. A practical experimentation was also considered, using an astronomical camera DMK51 AU02.AS to capture a series of images hidden from light with the camera turned towards the sky. The pixels presenting a high intensity are considered to be the consequence of the passage of a muon. The expected rate of detection according to the size of the detector was 0.372 muons per minute but the results were 0.1578 muons per minute for data taken inside Polytechnique and 0.1615 for images taken outside.


identifier: Éthier-Majcher, G. (2016). Contrôle optique de qubits liés à des centres isoélectroniques d'azote dans le GaAs  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le traitement de l'information quantique est un domaine de recherche actuellement en pleine effervescence car il laisse entrevoir une révolution dans notre façon de traiter et d'échanger de l'information. D'une part, l'ordinateur quantique promet de résoudre des problèmes comme la factorisation d'un polynôme de façon beaucoup plus efficace qu'un ordinateur classique. D'autre part, les communications quantiques promettent l'échange d'information de façon fondamentalement inviolable. Afin de tirer pleinement profit de ces nouvelles technologies, il sera avantageux de construire des réseaux quantiques. Dans un tel réseau, des processeurs quantiques, les noeuds, seront connectés par des photons voyageant dans des fibres optiques. Les réseaux quantiques permettront de déployer les communications quantiques à grande échelle et de créer des super-ordinateurs quantiques. La réalisation de réseaux quantiques nécessitera des interfaces optiques pouvant échanger l'information de façon cohérente entre un qubit (bit d'information quantique) et un photon. L'implémentation de telles interfaces dans un système physique s'avère un important défi scientifique et technologique. Or, les systèmes actuellement envisagés à cette fin souffrent d'un faible couplage avec la lumière ou encore de grandes inhomogénéités, constituant des obstacles à la réalisation de réseaux à grande échelle. Dans cette thèse, le potentiel des centres isoélectroniques pour réaliser des interfaces optiques est évalué. Deux types de qubits liés à des paires d'azote dans le GaAs sont considérés : les qubits excitoniques et les qubits de spin électronique, contrôlables par l'intermédiaire d'excitons chargés. Le contrôle optique complet des qubits excitoniques est démontré, ce qui constitue la première réalisation du genre dans les centres isoélectroniques. L'observation d'excitons chargés dans ce système, liant à la fois des trous lourds et des trous légers, laisse entrevoir de nouvelles possibilités afin de manipuler des spins électroniques. Les excitons et excitons chargés liés aux paires d'azote sont étudiés par la photoluminescence résolue spatialement. Le contrôle des qubits excitoniques est réalisée à l'aide d'impulsions laser résonantes avec un état excitonique et l'état du qubit est lu par sa fluorescence en résonance. Une expérience de rotations de Rabi est réalisée pour démontrer un contrôle sur la population du qubit. Cette expérience permet d'extraire un moment dipolaire moyen de 27 D pour l'exciton.  ABSTRACT: In recent years, the promises of quantum information has stimulated a lot of research in the fields of physics, information theory and engineering as it could lead to a revolution on how we exchange and process information. On the one hand, quantum computers will perform tasks such as factoring polynomials much more efficiently than classical computers. On the other hand, quantum information will allow secure communication guaranteed by the laws of quantum mechanics. Building quantum networks will be crucial to fully exploit these new technologies. Quantum networks are formed from computing nodes connected by photons traveling through optical fibers. They could lead to global quantum communication and to the creation of distributed quantum computers. An optical interface coherently transferring information between a stationary qubit (quantum bit) and a flying qubit, a photon, is the cornerstone of a quantum network. The implementation of such an interface in a physical system represents an important scientific and technological challenge. Physical systems that are currently considered to build these interfaces either suffer from a weak coupling to light or high inhomogeneities, which impedes the development of scalable quantum networks. In this thesis, isoelectronic centers are proposed as a potential alternative to the realization of optical interfaces. Two types of stationary qubits bound to nitrogen pairs in GaAs are considered : exciton qubits and electron spin qubits. The latter qubits can be controlled optically using charged excitons as intermediary states. The complete optical control of exciton qubits is demonstrated, which is the first example of quantum information processing in isoelectronic centers. Then, it is shown that light- and heavy-hole charged excitons can be bound to nitrogen pairs in GaAs, which could lead to new powerful control schemes for spin qubits. Excitons and charged excitons are studied using spatially resolved photoluminescence. A Rabi rotation experiment is performed to demonstrate the optical control on the population of exciton qubits : a resonant laser pulse controls the qubit state, which can then be read by measuring its fluorescence. A mean exciton dipole moment of 27 D is found from this experiment. Interestingly, excitation induced dephasing, which is a phenomenon consistently observed in other excitonic systems, is characterized by a rather small constant K2 < 4 fs in isoelectronic centers due to the low deformation potential of nitrogen pairs. This could lead to the fast gating of excitons with higher fidelity. To show the complete quantum control of the exciton, one needs to control its population and its phase.


identifier: Toupin, T. (2016). Processus intégré de gestion des réclamations pour la gestion des projets  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les projets de construction se déroulent rarement comme cela était prévu initialement. En effet, des évènements vont entraîner des complications dans la mise en oeuvre du projet lors des différentes phases du projet, de l'avant-projet jusqu'à sa fermeture. Parmi ces complications, on retrouve constamment l'apparition de changements qui par définition peuvent modifier la conception, les spécifications techniques, les conditions contractuelles, etc. Parfois, il arrive que ces changements entrainent des conflits entre les deux parties d'un contrat. Ce conflit, si aucun accord à l'amiable ne peut être trouvé, peut entraîner éventuellement une réclamation. Ces réclamations sont devenues monnaie courante lors des projets de construction et nécessitent des sommes très importantes pour pouvoir les gérer efficacement.  Reconnaissant l'importance des réclamations dans l'exécution des projets, l'objectif de cette recherche est de développer un processus de gestion des réclamations intégré avec les processus courants de gestion des changements dans le but de faciliter et de raccourcir le temps de traitement des réclamations. Nous nous concentrons ici uniquement sur les réclamations opposant le maître d'oeuvre et son client. Pour cela, nous avons présenté les différents travaux réalisés sur le sujet de la gestion des réclamations dans le but de mettre en évidence l'absence de travaux développant un processus intégré de gestion des réclamations en lien avec la gestion des changements. À partir de ce constat, nous avons analysé et mené un diagnostic des processus au sein d'une entreprise ABC. À partir de ce diagnostic, nous avons été capables de mettre en évidence des problèmes sources qui servent de base de travail pour le développement d'un processus intégré de gestion des réclamations. Le processus conçu utilise les activités de gestion des changements pour identifier et documenter les réclamations potentielles. Grâce à ces activités proactives de gestion des réclamations, le maître d'oeuvre pourra faciliter le travail à venir de l'équipe de gestion de la réclamation si l'une des réclamations potentielles identifiées lors de l'exécution voit le jour. Cette proposition fut analysée par différents moyens, dont la contribution d'un expert du domaine qui a analysé la faisabilité et les impacts potentiels du processus proposé.  ABSTRACT: Major construction projects rarely proceed as originally intended. Indeed, events will cause complications throughout the project execution, from the draft proposal to the project's closure. Among these complications, we constantly find the occurrence of changes, which by definition can change the design, the technical specifications, the contract conditions, etc. Sometimes, it happens that these changes create conflicts between both parties of the contract which may not be resolved in a timely manner. If no agreement can be found, the conflict may eventually lead to a formal claim. These claims have become commonplace in large construction projects and require a very large amount of money to manage them effectively. Recognizing the importance of construction claims in the execution of major projects, the goal of this research is to establish a claims management process integrated with the current process of change management in order to facilitate and shorten the claim managing processing time. We focus here only on claims between the prime contractor and the customer. For this purpose, we presented the literature related to construction claims management in order to highlight the lack of contributions in proposing an integrated process of claims management in connection with change management. Based on our observations, we analyzed and conducted a diagnostic of the process of a business partner. From this analysis, we were able to identify the main issues which will serve as a working base for the development of an integrated management process claims. The designed process uses change management activities to identify and document potential claims. Through these proactive activities of claims management, the prime contractor will facilitate the future work of the claim management team if one of the potential claims identified materializes. This proposed process was approved by various means, including the judgment of an expert of the partner company who analyzed the feasibility and the potential impacts of the proposed process.


identifier: Li, H. (2016). Development of a Time Delay Formulation for Fluidelastic Instability Model  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les faisceaux de tubes dans les composants industriels, tels que les échangeurs de chaleur et les générateurs de vapeur sont susceptibles d'être endommagés en raison de l'instabilité fluides-élastiques. Cette étude porte sur la modélisation de l'instabilité fluides-élastiques dans des faisceaux de tubes soumis à un écoulement transverse. Il y a consensus sur le fait d'introduire un déphasage dans les modèles d'instabilité fluides-élastiques. Bien que ce déphasage soit l'un des paramètres clés dans les modèles d'instabilité fluides-élastiques, le phénomène physique qui en est responsable est encore mal compris, et il est expliqué de manière variée. Dans cette étude, une nouvelle formulation du déphasage pour des modèles quasi-stationnaire est dérivée dans le domaine fréquentiel sous la forme d'une fonction équivalente de Theodorsen. Les forces fluides instationnaires et quasi-statiques ont été mesurées pour développer l'expression du déphasage. L'effet du nombre de Reynolds sur les coefficients de force statique a également été étudié. Nous avons observé que la fonction de déphasage dépend également du nombre de Reynolds, ce qui implique que l'instabilité fluides-élastiques dépend aussi du nombre de Reynolds. Des comparaisons avec les fonctions de déphasage proposées dans les modèles quasi-stationnaire et quasi-instationnaires ont été faites. Un dépassement initial de la force de portance a été observé avec le modèle actuel. En utilisant la nouvelle expression du déphasage, l'effet du nombre de Reynolds sur l'instabilité fluides-élastiques était bien pris en considération. Une étude de stabilité a été réalisée afin de prédire la vitesse critique pour une variété de paramètres d'amortissement massique. La vitesse critique prédite pour l'instabilité fluides-élastiques a été comparée à d'autres modèles théoriques ainsi qu'à des données expérimentales de la littérature. Les résultats montrent une amélioration significative par rapport au modèle quasi-statique de déphasage constant et au modèle quasi-instationnaire. Cela confirme également la validité du modèle d'instabilité fluides-élastiques proposé et permet d'accorder de la fiabilité à la méthode.  ABSTRACT: Tube arrays in industrial components such as heat exchangers and steam generators are susceptible to damage due to fluidelastic instability (FEI). This study focuses on the modelling of fluidelastic instability in tube arrays subjected to cross-flow. There is agreement on the idea of introducing a time delay in FEI models. Although it is one of the key parameters for FEI models, the phenomenon behind this time delay is still subject to many possible explanations, and the underlying physics is still not well understood. In the present work a new time delay formulation for the class of the quasi-steady FEI models is derived in the frequency domain in the form of an Equivalent Theodorsen Function. Unsteady and quasi-static fluid forces were measured to develop the time delay formulation. The effect of Reynolds number on the static force coefficients was also investigated. The time delay function was found to be also dependent on the Reynolds number which implies that the fluidelastic instability is also Reynolds number dependent. Comparison to other time delay functions proposed in the quasi-steady and quasi-unsteady models is made. An initial overshoot in the lift force was observed for the present model. Using the new time delay formulation, the effect of Reynolds number on FEI is conveniently taken into consideration. A stability analysis was carried out to predict the critical velocity for a range of mass-damping parameters. The predicted critical velocity for FEI was compared with other theoretical models and also to experiment data from the literature. The results show a significant improvement over the constant time delay quasi-steady model and the quasi-unsteady model. The results also confirm the validity of the proposed FEI model and give some confidence in the reliability of the method.


identifier: Laage, G. (2016). Optimisation de l'affichage des itinéraires dans le système interne de réservation d'une compagnie aérienne  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les revenus des compagnies aériennes sont principalement issus des ventes de billets d'avions aux passagers, optimiser les systèmes de réservation fait donc partie de leurs principales préoccupations. On considère dans notre étude un passager qui effectue une réservation par le centre d'appel d'un transporteur nord américain. Les itinéraires disponibles lui sont proposés dans l'ordre d'affichage du système interne de réservation de la compagnie. Notre objectif est de trouver, pour chaque réservation, l'affichage optimal des itinéraires qui maximise le revenu espéré de la compagnie. On suppose que la position de l'itinéraire dans l'affichage fait partie des critères de choix du passager ainsi que le nombre d'escales, la durée, l'heure de départ, le prix, et la cabine de l'avion. Le programme d'optimisation est bi-niveau : le premier niveau correspond à la maximisation des revenus espérés du transporteur et le deuxième niveau à la maximisation de la fonction d'utilité du passager, linéaire en ses critères de choix. Deux modèles de choix discret sont testés pour estimer les poids associés aux différents attributs des itinéraires. Le modèle multinomial logit suppose que les différentes alternatives sont en concurrence uniforme et le modèle nested logit regroupe les alternatives que l'on suppose en concurrence plus étroite en plusieurs nids. Les paramètres de la fonction d'utilité sont estimés à partir de données fournies par le transporteur et les deux modèles donnent des résultats similaires qui valident l'hypothèse de départ. La position dans l'affichage est un critère de choix du passager et son utilité diminue si l'itinéraire est moins bien placé. Le prix a une influence moins significative sur la décision du passager que les autres critères, des passagers plus sensibles au prix se rendent sur des plateformes adaptées à la comparaison de tarifs. On résout ensuite le programme d'optimisation de premier niveau dont la fonction objectif contient les probabilités d'achat des itinéraires. Celles-ci sont calculées avec le modèle multinomial logit et varient selon la position dans l'affichage. On résout le programme avec une métaheuristique de recherche taboue dont les paramètres sont calibrés par une première simulation sur des ensembles de choix restreints à 10 itinéraires. Deux structures de voisinage sont étudiées : la première, plus petite, où les voisins sont obtenus par la permutation de deux itinéraires adjacents dans l'affichage et la seconde par la permutation de deux quelconques. Cette dernière atteint une meilleure solution en très peu d'itérations quelque soit les valeurs des autres paramètres, que l'on peut supposer être la solution optimale. L'autre structure de voisinage en revanche n'atteint jamais cette solution. Sur l'échantillon des réservations considérées, l'algorithme génère en environ 0,1 seconde des affichages qui augmentent en moyenne le revenu espéré de 19,8%. Ces résultats sont prometteurs et une étude complémentaire sur des réservations depuis d'autres plateformes permettrait de définir plusieurs profils de passagers et accéder à des informations plus fines.  ABSTRACT: With most of their revenue coming from flight ticket sales, one of the main concerns of Airlines is optimizing booking systems. In this thesis, a passenger is willing to book a flight with a north american carrier and a travel agent enumerates him all possible alternatives in the same order as the internal booking system display. Our objective is to find optimal displays for each booking which maximize airline expected revenue. Passenger preferences are included in the bi-level optimization program. The upper level aims to maximize airline expected revenue while the lower lovel describe the passenger utility maximization problem. Our main hypothesis is that the position of an itinerary in the display is a criteria in the passenger decision making as well as the connections number, the elapsed time of the itinerary, the departure time, the fare and cabin in the plane. The utility function is linear in these variables. We study two discrete choice models to estimate the importance of different attributes on the passenger choice. The multinomial logit model suppose an uniform competition between alternatives while the nested logit model allows for the possibility of correlation for groups of alternatives. Data from previous bookings are used to estimate passenger utility function parameters and both models show similar results which verify the main hypothesis. Position Over the sample of bookings used for the estimations, displays generated by the algorithm increase the expected revenue by 19.8% on average in about 0.1 second. This promising results should be compared with a study on bookings from other systems to characterise several passenger profiles and draw more accurate behaviours. of itineraries in the display is indeed affecting the passenger choice and the utility is increasing with a better rank. The ticket fare however is less important than the other criteria because price sensitive passengers might prefer to book flights on more suited booking systems. The upper level of the optimization program is then solved with a tabu search metaheuristic. Its objective function is defined with the revenue and the choice probability from multinomial logit model of each itinerary and variables are their position in the display. Algorithm parameters are first estimated with simulations on choice sets restricted to 10 alternatives. We study two different structures of a neighborhood : in the first one neighbors arise from the permutation of two adjacent itineraries in the display and of any two itineraries in the second one which produces better results. It reaches the optimal solution in very few iterations for all values of the other criteria and a best solution when simulating over full choice sets. The other structure of a neighborhood never reaches this best solution.


identifier: Gaudet, G. (2016). Classification de mouvements fantômes du membre supérieur chez des amputés huméraux à l'aide de mesures électromyographiques et cinématiques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La perte d'un membre supérieur engendre de nombreux déficits fonctionnels pour l'amputé dans sa vie de tous les jours. En effet, la plupart des activités de la vie quotidienne, telles qu'attacher ses souliers ou ouvrir une bouteille, sont complexes et difficiles à réaliser avec un seul bras fonctionnel. Les impacts de ces déficits augmentent à mesure que le niveau d'amputation est plus haut au niveau du bras. Pour toutes ces personnes, les nombreuses avancées dans le domaine des prothèses myoélectriques, c'est-à-dire commandées par l'activité musculaire des muscles restants après l'amputation, sont encourageantes parce qu'elles permettent d'entretenir l'espoir d'une prothèse à la commande intuitive. Un phénomène particulier, présent chez la majorité des amputés, est celui des sensations au membre fantôme. Ces sensations peuvent se manifester sous plusieurs formes : thermiques, douleurs, mobilités. Les mobilités du membre fantôme sont particulièrement intéressantes pour le développement des prothèses myoélectriques étant donné qu'il a été démontré que les mouvements fantômes produisent une activité électromyographique (EMG) au niveau du membre amputé. Cependant, les études s'intéressant à la détection des mouvements fantômes ont enregistré l'activité EMG provenant de muscles difficilement intégrables dans l'emboiture d'une prothèse myoélectriques, tels que ceux du dos, du torse et de l'épaule. La présente étude se concentre sur la classification des mouvements fantômes chez les amputés huméraux à l'aide de l'EMG dans l'optique de développer une prothèse myoélectrique commandée par reconnaissance de formes. Cinq adultes ayant subi une amputation unilatérale humérale suite à un trauma ont participé à cette étude. L'activité EMG des participants a été enregistrée exclusivement autour de leur moignon. Durant les enregistrements, il était demandé aux participants de réaliser l'un des principaux mouvements fantômes du membre supérieur : la flexion ou l'extension du coude, la pronation ou la supination de l'avant-bras, la flexion ou l'extension du poignet, l'ouverture ou la fermeture de la main et le repos. Chaque mouvement fantôme devait être réalisé symétriquement à l'aide du bras sain et la cinématique de ce dernier a été enregistrée à l'aide d'un système d'analyse du mouvement. Dix caractéristiques (ou « features » en anglais) temporels ont été extraites des signaux EMG et utilisées pour entraîner un réseau de neurones permettant de classifier les mouvements fantômes du membre supérieur.  ABSTRACT: Upper limb amputation creates substantial functional deficits for the amputee. Indeed, most activities of daily living, such as tying shoelaces or opening a bottle, are complex and hard to achieve with only one functional arm. These functional impairments increase as the level of amputation is higher up the arm. For these people, recent advances in the field of myoelectric prostheses, i.e. controlled by the activity of the remaining muscles after amputation, are encouraging because they help maintain the hope of an intuitive prosthesis. A particular phenomenon, occurring in the majority of amputees, is the presence of phantom limb sensations. Phantom limb sensations are of many types: thermal, pain, and mobility. Phantom limb mobilities are particularly interesting for the development of myoelectric prostheses since it has been shown that they produce an  electromyographic (EMG) activity in the amputated limb. However, the studies focusing on the detection of phantom movements recorded EMG from muscles that are hard to integrate into the socket element of a myoelectric prosthesis, such as the back, chest and shoulder muscles. This study focuses on the classification of phantom movements in transhumeral amputees using EMG in the context of developing a myoelectric prosthesis controlled by pattern recognition. Five adults who underwent unilateral humeral amputation following a trauma participated in this study. The EMG activity of the participants was recorded exclusively around their stump. During the recordings, participants were asked to perform one of the main upper limb phantom movements: flexion or extension of the elbow, pronation or supination of the forearm, flexion or extension of the wrist, opening or closing the hand and rest. Each phantom movement was to be made symmetrical with the unaffected arm and the kinematics of the latter was recorded using a motion analysis system. Ten time-domain features were extracted from the EMG signals and used to train a neural network to classify the phantom limb movements. The performance of the classifier was evaluated based on the number of movements studied and an optimal set of four EMG features was determined. The impact of kinematic information on the classification performance was also evaluated. The accuracy of the classification varies from one amputee to another, but some trends are common: performance decreases if the number of degrees of freedom considered in the classification increases and/or if the phantom movements become more distal. Moreover, the optimal set of four EMG features provided a performance equivalent to that obtained with all ten EMG features. The addition of the kinematic information improved classification accuracy for all amputees.


identifier: Renaud, J. (2016). Préformage de tissus 3D interlock de carbone pour la fabrication de composites en injection flexible  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans l'industrie aérospatiale pour faire des pièces structurales. Les procédés de fabrication par moulage liquide (LCM), qui consistent à imprégner une résine liquide dans un renfort sec, permettent par exemple de diminuer les coûts de fabrication. Les procédés LCM existants, comme le moulage par transfert de résine (RTM) et l'infusion, présentent toutefois des limitations qui restreignent encore leur champ d'application. Le RTM est par exemple limité par la création de porosités et des vitesses d'imprégnation lentes. L'infusion est encore plus lent que le RTM à cause des faibles pressions d'injection utilisées et peut engendrer des variations d'épaisseur dans les pièces. Le procédé d'Injection Flexible (IF) a été développé pour répondre à ces limitations. Il permet de fabriquer des pièces plus rapidement que le RTM en accélérant notamment l'étape d'injection de résine. Ce procédé permet de plus d'appliquer une pression uniforme sur le composite pendant la polymérisation de la résine, ce qui permet en théorie d'assurer des bas taux de vides dans la pièce finale et donc de bonnes propriétés mécaniques. Pour ce faire, un moule et un contre-moule rigide sont séparés par une membrane flexible, donnant deux cavités. La cavité d'injection contient initialement le renfort sec puis la résine injectée, un fluide incompressible est injecté dans la cavité de compaction pour terminer l'imprégnation. Le préformage est une étape préliminaire à la fabrication avec les procédés LCM qui consiste à donner au renfort sec la forme et l'épaisseur proche de la pièce finale en créant des liens entre les fibres à l'aide d'un tackifiant à base de résine. Le terme « renfort » fait d'ailleurs référence au tissu avant préformage tandis qu'une « préforme » représente son état après cette étape. Il a été montré dans plusieurs études que cette est était nécessaire au procédé IF afin d'assurer la qualité et la répétabilité des fabrications. La compréhension des phénomènes intervenant lors du préformage et de la fabrication était toutefois insuffisante, ce qui ne permettait pas d'ajuster finement une stratégie de préformage à un cas donné. Ce projet de thèse vise donc à améliorer cette compréhension puis définir une stratégie de préformage pour un cas de fabrication réel qui est le carter de soufflante du moteur d'avion LEAP. Cette pièce, développée par le partenaire industriel du projet, est constituée d'une résine aéronautique et d'un renfort 3D interlock de carbone (tissu composé de plusieurs couches assemblées en un seul pli par des fils tissés en direction transverse). Le projet de recherche a été divisé en trois parties.  ABSTRACT: Composite materials are more and more used to manufacture structural parts in the aerospace industry. For example, Liquid Composite Molding (LCM) processes, which consists in impregnating a liquid resin in a dry fabric, are low cost avenues to produce those parts. However, the field of application of existing LCM processes such as Resin Transfer Molding (RTM) and infusion is still restricted by their inherent limitations. For instance, RTM is limited by slow impregnation speeds and creation of porosities. Infusion is slower than RTM because of the low impregnation pressure used in this process and is prone to create thickness variations in parts. Flexible Injection (FI) process has been created to overcome these limitations. It allows producing parts faster than RTM by reducing the resin injection time. Moreover, this process allows applying a uniform pressure on the surface of the composite during resin polymerisation, which tends to reduce void content in the final part and thus improves its mechanical properties. A FI manufacturing system is composed of a rigid mold and countermold that are separated with a flexible membrane, thus creating two cavities. The injection cavity initially contains the dry fabric before resin is injected inside of it, then an incompressible fluid is injected in the compaction cavity to finalise fabric impregnation by resin. Preforming is a manufacturing step preliminary to the manufacturing with LCM processes. It consists in giving to the fabric the shape and thickness as close as possible to the final part. To do this, mechanical links between fibers are created inside the fabric with a resin based tackifier. Thus, the fabric is called a preform after the preforming step. It has been shown in previous studies that this step is necessary to ensure part quality and manufacturing repeatability in FI. However, it was not possible to adjust finely a preforming strategy to a fabrication case because the understanding of the phenomena that occur during preforming and manufacturing were not sufficient. The aim of this doctoral project is then to improve the understanding of those phenomena in order to be able to define a preforming strategy for a real manufacturing case. More particularly, the fabrication of the LEAP aircraft engine fan case is studied. This part has been developed by Safran, the industrial partner of this project, and is constituted of an aeronautical resin and a 3D carbon interlock fabric (which is a woven material composed of several layers assembled together with out-of-plane tows). This research project is divided into three main sections. A preliminary study is described in the first one which consists in identifying the effect of preforming on impregnation quality of FI fabrications and selecting a tackifier adapted to Safran's materials.