identifier: Tarabay, Nizar  (2020). Pavement distress detection with conventional self-driving car sensors.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: détection des détériorations des chaussées

subject: capteurs de véhicule autonome

subject: LiDAR 3D

subject: RVB camera

subject: réseau de neurones basé sur des régions

subject: Mask R-CNN

abstract:
Properly detecting asphalt pavement distresses before their expansion is a crucial task to characterize road condition in order to identify causes of deterioration and, therefore, maintain roads by selecting the appropriate intervention. Many automatic methods are developed to detect and assess pavement distresses. However, these methods face many limitations such as reliability, efficiency, and price. Hence, they are not frequently deployed for road inspections. In this project, we address those limitations by testing a new approach in collecting pavement data. We test self driving car’s 3D LiDAR and RGB camera in detecting pavement distresses. We build our data acquisition platform and installed it on a moving vehicle. We conduct tests on the 3D LiDAR to assess its performance. Results show significant discrepancy between the scanned point cloud and its reference. Moreover, the reconstructed surface from the scanned point cloud shows significant deformations. This is mainly due to the noisy measurements, the low accuracy especially on low reflective surface, and the low resolution of the scanned point cloud.

On the other hand, RGB camera shows a better performance in detecting cracks. We introduce a full approach for crack detection. We use a non-expensive camera to collect data on a moving vehicle. We use a supervised learning algorithm to detect cracks. We adopt an original way in annotating the collected dataset. Finally, we process it with a region-based deep convolutional neural network for instance segmentation. We validate the trained model on 70 images, rich with different scenarios, crack shapes, and noises, collected from a moving vehicle with a lowcost camera. Results show the capacity of our approach in crack detection and segmentation. The precision of the trained model is 77.67%, its recall is 79.18%, and the average intersection over union is 64.6%.


identifier: Sohrabi Molla Yousef, Samaneh  (2020). Using a stochastic weather generator to account for climate non-stationarity in extended streamflow forecasts.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

subject:
prévision à long terme du débit
générateur météorologique stochastique
non-stationnarité
variabilité naturelle
changement climatique

abstract:
Reliable long-term streamflow forecast is essential in water resources management and plays a key role in reservoir management and hydropower generation. Properly framing the uncertainty is the key issue in providing a reliable long-term streamflow forecast, and probabilistic forecasts have been used to this effect. In a probabilistic approach, each observed historical data is taken as a possible realization of the future. Non stationarity of hydrometeorological variables, either due to the climate internal variability or anthropogenic change, is another important problem for long-term streamflow forecasts as it is becoming increasingly clearer that past historical data may not adequately represent the current climate.

Therefore, there is a need to develop flexible approaches taking into account non-stationarity for long-term streamflow forecasts. Resampling past historical time series is the main approach used for probabilistic long term streamflow forecasts. However, non-stationarity is a key issue of resampling approaches. One possible approach is to make use of a stochastic weather generator coupled to a hydrological model to generate long-term probabilistic streamflow forecasts. Weather generators can easily be modified to account for climatic trends and therefore have the potential to take non-stationarity into account.

However, before weather generators can be modified to account for climate non-stationarity, it is first necessary to evaluate whether the modeling chain consisting of a stochastic weather generator and a hydrological model can generate probabilistic streamflow forecasts with a performance similar to that of more traditional resampling approaches. The first objective of this study is therefore, to compare the performance of a stochastic weather generator against that of resampling historical meteorological time series in order to produce ensemble streamflow forecasts. Results indicate that while there are differences between both methods, they nevertheless largely both perform similarly, thus showing that weather generators can be used as substitutes to resampling the historical past. Based on these results, two approaches for taking non-stationarity into account have been proposed. Both approaches are based on a climate-based perturbation of the stochastic weather generator parameters. The first approach explored a simple perturbation method in which the entire length of the historical record is used to quantify internal variability, while a subset of recent years is used to characterize mean climatic values for precipitation, minimum and maximum temperatures. Results show that the approach systematically improves long-term streamflow forecasts accuracy, and that results are dependent on the time window used to estimate current mean climatic estimates.

The second approach conditioned the parameters of a stochastic weather generator on largescale climate indices. In this approach, the most important climate indices are identified by looking at yearly correlations between a set of 40 indices and precipitation and temperature. A linear model is then constructed to identify precipitation and temperature anomalies which are then used to induce perturbations in the stochastic weather generator. Five different time windows are defined to determine the optimal linear model. Results show that temperatures are significantly correlated with large-scale climate indices, whereas precipitation is only weakly related to the same indices. The length of the time window has a considerable impact on the prediction ability of the linear models. The precipitation models based on short-duration time windows performed better than those based on longer windows, while the reverse was found for the temperature models. Results show that the proposed method improves long-term streamflow forecasting, particularly around the spring flood.


identifier: Leduc, Eric  (2020). Développement d’un système pour le suivi du comportement fonctionnel et structural des chaussées.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

format: application/pdf application/pdf

subject:
villes intelligentes
internet des objets
intelligence artificielle
optimisation des coûts

abstract:
Cette recherche propose un modèle d’acquisition intelligent pour le suivi de l’état des chaussées et du trafic circulant sur celles-ci. L’objectif principal est de créer des chaussées connectées à l’aide d’une plate-forme de gestion des infrastructures, dans le but de proposer des interventions sur les chaussées à moindre coût pour la société. La structure de la chaussée peut ainsi être surveillée de façon permanente et le transfert d’informations s’effectuer en temps réel et de façon continue, avec le support de modules cellulaires, ultimement 5G, permettant de qualifier la qualité de la structure en tout temps et à partir de quelque endroit que ce soit. L’intérêt d’une telle innovation pour l’ensemble des parties prenantes de l’industrie routière est significatif, autant pour les ministères que pour les municipalités, les ingénieurs conseils, les fournisseurs, les universitaires et bien entendu la population qui doit avoir accès aux bénéfices associés aux taxes qu’elle paye.

À ce titre, le but premier de cette recherche est de concevoir et de valider un nouveau système mécanique inséré sous la couche de surface de la chaussée, qui mesure les déformations et le tassement de celle-ci à différentes profondeurs et selon plusieurs espacements horizontaux. Ce système mesure des caractéristiques électriques qui sont bien corrélées avec les bassins de déflexion ou de tassement sous charge. À partir de ces bassins de déflexion, la recherche fait ainsi ressortir la possibilité de déterminer les charges, via ces capteurs, et d’envoyer l’information recueillie dans une base de données. L’analyse subséquente permet alors, de déterminer :
• Le tassement des couches de la chaussée ; et,
• L’intensité des charges sur une chaussée donnée.

Cette analyse est effectuée en corrélant le tassement des couches de la chaussée, déduit des caractéristiques électriques, et la charge, via les modules de rigidité. Le système est intégré à la chaussée afin de déduire les tassements en ne retenant que les distorsions dynamiques significatives dans le temps et du fait même, en éliminant le bruit. Le système transmet par la suite, les données colligées au modèle d’acquisition qui les transforme en informations pouvant être utilisées par les gestionnaires des réseaux routiers, c’est-à-dire des charges sous essieu. Les résultats d’acquisition permettent d’obtenir le spectre de charges que subit la chaussée en temps réel, qui représente une donnée d’entrée importante au logiciel de dimensionnement et d’évaluation structurale des chaussées AASHTO 2002. Un prototype est conçu au laboratoire des enrobés de l’ETS et les essais réalisés afin de dégager la fonction qui relie les caractéristiques électriques et les charges. Ce module proposé est opérationnel.

Le but second de cette recherche est de concevoir et de valider une approche intégrée LiDARvidéo qui permet d’associer automatiquement un niveau de dégradation d’une surface de chaussée à une image collectée avec une caméra et un relevé laser par LiDAR (Time of Flight). Ces données digitales et de profondeur permettent de qualifier, de façon autonome, avec un modèle d’apprentissage supervisé, les déformations verticales et les fissures de surface (nid-de-poule, fissure longitudinale, transversale ou en maille, ornière, etc.). Ces données digitales et de profondeur, permettent également de construire une base de données fonctionnelle pour avoir une vue d’ensemble de l’état de la chaussée, à un moment précis de son cycle de vie. Ceci devient alors une base de référence fiable permettant à terme de sélectionner l’intervention d’entretien ou de réhabilitation la plus appropriée en fonction de la localisation, du type et de la sévérité des dégradations identifiées et catégorisées, et du diagnostic de leurs causes, tout en ayant une évolution du profil des dégradations dans le temps (déformations et fissures).


identifier: Grichi, Yosra  (2020). Développement et optimisation des stratégies de réponse à l’obsolescence via des modèles prédictifs.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
obsolescence
cycle de vie
prévision
optimisation
apprentissage machine

abstract:
La popularité des appareils électroniques a incité la recherche à implémenter des composants pouvant améliorer leurs performances et l'évolutivité. Au cours des dernières décennies, la technologie électronique s'est développée très rapidement, ce qui a raccourci la durée de vie des composants par rapport à la durée de vie du produit dans lequel ils se trouvent, tels que les avions, les systèmes militaires, etc. Le soutien et la maintenance des systèmes contenant certains composants obsolètes sont souvent difficiles à effectuer et coûteux. De ce fait, plusieurs entreprises sont confrontées à des défis importants pour affronter ce problème généralement soudain et non planifié. Afin de faire face à l’obsolescence, la prévision apparaît comme l’une des solutions les plus efficaces, qui joue un rôle clé dans les niveaux de gestion proactive et stratégique et permet aux entreprises d’assurer le support des pièces en service.

Cette thèse propose des méthodes de prévision de l’obsolescence sur une grande échelle de composants électroniques, et s’intéresse aux différents types de prévision de l’obsolescence: la prévision du risque et la prévision du cycle de vie. La première partie de la thèse porte sur la prévision du risque d’obsolescence. Elle introduit l’apprentissage machine et mène une comparaison de différents algorithmes, qui sont capables de prévoir le risque d'obsolescence d'un large échantillon de composants électroniques. Cette étude a démontré que l’algorithme forêt aléatoire (en anglais : random forest RF) est le meilleur classificateur. Cette recherche porte également sur le développement d'une approche basée sur deux algorithmes d’optimisation métaheuristiques : l’algorithme génétique (GA) et l’algorithme d’optimisation par essaims particulaires qui jouent sur l’optimisation des paramètres de l’algorithme forêt aléatoire afin d'améliorer sa performance. Les résultats expérimentaux obtenus montrent que GA-RF surpasse les autres algorithmes. La seconde partie de la modélisation du risque quant à elle, vise à combiner l’apprentissage non-supervisé avec l’apprentissage supervisé afin de créer des groupes identifiés à partir d’une évaluation du risque.

La deuxième partie de la thèse porte sur la prévision de cycle de vie de l'obsolescence. Elle présente une analyse des lacunes et limites des approches actuelles et propose une méthode permettant de mieux prévoir le cycle de vie des composants. La méthode proposée introduit une approche stochastique pour estimer le cycle de vie de l'obsolescence en utilisant la chaîne de Markov et le processus de poisson composé. Cette approche utilise les différentes phases du cycle de vie en fonction du changement du taux de la demande et elle introduit la théorie de Markov cachée pour estimer les paramètres du modèle. Nous démontrons l'approche proposée et soulignons ses avantages ainsi que ses inconvénients.


identifier: Kouamou Njouokep, Fulbert Brice  (2020). Étude du polissage automatique des granits.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
granit
polissage
paramètres de coupe
trajectoire de l’outil
émissions de particules
fini de surface

abstract:
L'émission des poussières issues des opérations de polissage contient des particules fines (micrométriques) et ultrafines (nanométriques) ayant la capacité de s'accumuler en profondeur dans le système respiratoire et ainsi causé des graves maladies, dont la silicose. La réglementation au Canada prévoit ainsi une VEMP (valeur d’exposition moyenne pondérée) de 0,1 mg/m3 dans les industries de transformation des matériaux contenant le quartz. Cette limite va sans doute être abaisée prochainement pour suivre celle des États-Unis qui est de 0.05 mg/m3 depuis 2016. De ce fait, la recherche des moyens de réduction ou d’élimination des risques d’exposition aux poussières issues de l'usinage du granit constitue une urgence et un grand défis auquel les industriels font face. C’est dans ce sens que la presente étude a été faite.

Un plan d’expérience a été mis sur pied pour étudier les influences de la trajectoire de l’outil et des paramètres de polissage sur l’émission des particules et le fini de surface tout au long du polissage à sec (ébauche plus finition). Les facteurs du plan d’expérience sont : la vitesse de coupe, la vitesse d’avance, la taille de grit et les trajectoires de l’outil ( rectiligne, arc et spirale). Une optimisation des paramètres de coupe est ensuite réalisée.

La trajectoire de l’outil s’avère être un facteur significatif pour les concentrations des particules issues du polissage de granit. Nous avons pu déterminer le type de trajectoire et les conditions de polissage (vitesse et avance) qui permettent d’obtenir moins de particules de poussières tout en garantissant un bon état de surface. Il est demontré que la combinaison adéquate des paramètres de coupe et de la trajectoire peut ainsi réduire les émissions de particules lors du polissage du granit à sec.


identifier: Sattar, Zeeshan  (2020). On the design and performance analysis of mmWave-enabled next generation of wireless networks.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
ondes millimétriques
5G
réseaux hétérogènes et MIMO massifs

abstract:
The hush of expectancy of a millimeter-wave enabled next generation (i.e., 5G) of communication systems are upon us. As with every new technology, there are inevitable teething issues and obstacles to overcome before finding its true commercial value. Millimeter-wave technology has had its fair share of cynics in the past few years, with questions arising about its efficacy for transmission over long distances, how well it can penetrate through walls, and even if rain or a user’s hand might block the signal.

These issues are valid, but most of them have been tackled with innovative solutions in recent years. In addition, millimeter-wave and 5G are often used synonymously, but there are critical differences between the two. The millimeter-wave spectrum is just one part of the frequency band available to future 5G networks. The typical microwave frequencies or sub-6GHz spectrum will also be part of the standard. Among other benefits, the coexistence of these two spectra will offer better coverage and data speeds to customers.

Since the millimeter-wave technology is almost ready to make its public debut on the stage of the commercial tech-world, the main theme of our research project revolves around design and performance analysis of the key enablers of 5G, such as millimeter-wave communications, massive multiple-input multiple-output systems, and heterogeneous networks. More specifically, this thesis focuses on (i) the coexistence of millimeter wave, and sub-6GHz frequencies in a heterogeneous network and (ii) millimeter-wave enabled wideband and ultra wideband communication systems.

In this context, the second chapter of this thesis presents a detailed analysis and simulation model of a half-duplex two-tier heterogeneous network employing different frequency bands (i.e., sub-6GHz and millimeter wave). Tools from stochastic geometry are used to model an environment, where users’ equipment have the liberty to choose different base stations for uplink and downlink transmissions, called decoupled wireless access. The key performance metrics, such as the probability of users’ equipment association, the distribution of the distances between the users’ equipment and their tagged base stations, and spectral efficiency are analyzed and evaluated for various pragmatic deployment scenarios.

The third chapter of this thesis presents a performance analysis of a full-duplex two-tier heterogeneous network with decoupled access employing different frequency bands (i.e., sub-6GHz and millimeter wave). The novelty of the derived analytical model is that it accommodates variable transmit powers and different path loss exponents for different tiers, and accounts for the interference in millimeter-wave networks. To the best of our knowledge, it is the first analytical model that comprehensively encapsulates the characteristics of dense to ultra-dense networks. Hence, the comprehensive nature of the proposed analytical model can help us understand the performance limits of a network for diverse deployment scenarios.

The fourth and fifth chapters of this thesis focus on an issue in wideband and ultra-wideband massive multiple input multiple-output communication systems, i.e., beam squinting. The main attraction in the millimeter-wave band is its large available bandwidth. Therefore wideband and ultra-wideband communication systems will become an unavoidable reality soon. Though wideband and ultra wideband communication systems have the potential to increase the achievable capacity significantly, such communication also raises a new issue called beamsquinting, limiting the achievable capacity. The beam-squinting did not get enough prominence to become the blue-eyed problem of the research community of mobile communications until recently. The reason for this deliberate neglect is the fact that, so far, almost all mobile communication systems work on narrowband signals, which by their very nature, make the beamsquinting issue negligible. In chapter four, a novel transceiver architecture for ultra-wideband massive multiple-input multiple-output communication is proposed to mitigate beam-squinting effects. The advantage of the proposed design is that it does not rely on any compensation in the digital domain. Therefore it is suitable for computational power-constrained or delay-sensitive applications that do not have the liberty to calculate large compensation matrices in the digital domain. Moreover, the fifth chapter of this thesis highlights the potential use of hypersurfaces that can be exploited to mitigate the beam-squinting issue in a millimeter-wave enabled ultra-wideband communication systems.


identifier: Lecours, Caroline  (2020). Étude de la cinématique de la tête, de l’activité électrique cérébrale et des réponses biomécaniques du cerveau lors de la pratique du soccer.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
traumatisme crânio-cérébral
commotion cérébrale
accélération de la tête
modèle par éléments finis
activité électrique cérébrale
soccer

abstract:
Le diagnostic d’une blessure à la tête et particulièrement d’un traumatisme crânio-cérébral léger (TCCL) est problématique en raison de l’absence de tests médicaux permettant aux professionnels de la santé de confirmer le diagnostic (McCrory et al., 2017). La littérature sportive actuelle présente différents types d’analyses employées comme indicateur de risque de TCCL dans le but d’améliorer la compréhension du risque de blessure à la tête. Cependant, la complexité des mécanismes lésionnels des TCCL ne permet pas d’observer un consensus envers un indicateur spécifique pour l’évaluation du risque de blessure. L’objectif principal de ce projet de recherche a donc été d’étudier simultanément différents indicateurs de risque de TCCL, dont la cinématique de la tête, l’activité électrique cérébrale et les réponses biomécaniques du cerveau des joueuses et joueurs de soccer de niveau semi-professionnel.

La cinématique de la tête des participants a été mesurée à l’aide d’un bandeau instrumenté du SIM-G (Triax Technologies, Norwalk, Ct). Les données cinématiques ont ensuite été confrontées aux critères de blessure du football établis par Pellman et al. (2003), Zhang et al. (2004), Rowson et Duma (2011) et Rowson et al. (2012). Ces données cinématiques ont aussi été utilisées pour développer un premier critère de blessure spécifiquement pour le soccer. La cinématique de la tête des participants a permis d’identifier les facteurs qui peuvent engendrer un risque élevé de TCCL, dont les matchs de compétition, les techniques de tête, les paramètres physiques des ballons de soccer, la température, le temps de jeu et les accélérations angulaires. Les paramètres anthropométriques du segment tête-cou ont aussi semblé entraîner un plus grand risque de TCCL chez les joueuses que les joueurs de soccer. L’activité électrique cérébrale a été mesurée au repos à la fin des matchs de compétition à l’aide du Muse (Interaxon inc., Toronto, ON) composé de quatre électrodes sèches. Ces acquisitions ont permis de relever un lien entre les changements d’activité électrique cérébrale et le nombre d’impacts à la tête ainsi que l’état psychologique des participants. La pertinence de la méthodologie développée pour les mesures réalisées sur le terrain a aussi été confirmée. Les réponses biomécaniques du cerveau ont été calculées à l’aide d’un modèle par éléments finis détaillé de la tête, librement accessible au public. L’analyse numérique a permis de constater que l’accélération angulaire est suffisante pour étudier les réponses biomécaniques du cerveau. Les réponses biomécaniques ont aussi permis d’observer que les critères numériques des blessures à la tête de la littérature ne sont pas adaptés pour le soccer en raison des définitions qui varient largement en fonction des études. Les analyses des indicateurs de risque de TCCL ont semblé montrer que l’évaluation du risque de blessure lors de la pratique du soccer ne peut pas être réalisée à l’aide d’un seul indicateur. La combinaison d’au moins deux indicateurs de risque de TCCL, soit l’indicateur principal étant la cinématique de la tête combinée à l’activité électrique cérébrale ou aux réponses biomécaniques, a toutefois semblé appropriée pour cette évaluation au soccer. Les travaux de recherche ont suscité une réflexion sur les technologies actuelles mettant de l’avant le manque d’instruments et d’outils qui permettent de mesurer, d’analyser et d’interpréter les données générées par les indicateurs de risque de TCCL. De nouvelles technologies adaptées aux mesures réalisées sur le terrain sont donc primordiales dans la démarche de compréhension des mécanismes lésionnels, des indicateurs de risque et du diagnostic des TCCL.


identifier: Gazaille, Stéphane  (2020). Unsupervised abstractive summaries of controllable length.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: traitement automatique du langage naturel

subject: génération automatique de résumés abstractifs

subject: apprentissage non-supervisé

abstract:
The Canadian company Croesus offers a virtual dashboard for financial advisors. Their flagship product, a software called Croesus Advisor, brings together financial portfolio management and customer relationship management (CRM) functionalities.

Croesus is leading a Research & Development (R&D) project whose aim is to automate the generation of reports about the performance of financial portfolios over a given period. The generated reports will have to measure and explain variations of portfolio performances with respect to benchmark market(s) using natural language. Such a project is in the domain of Natural Language Generation (NLG).

This R&D project involves more than one research problem. First, the time series describing the different assets in a given portfolio must be analyzed in order to identify significant events. Then, the publications describing these events must be identified and retrieved. Finally, the sequence of publications describing significant events should be summarized in a coherent and informative narrative of controllable length. This work focused on a particular aspect of the R&D project, that is, the unsupervised training of automatic abstractive summarization models with the capacity to control their output’s length.

Experiments were performed using Recurrent Neural Network and Transformers trained with and without supervision. A Transformer-based model trained without supervision yielded ROUGE-1, ROUGE-2 and ROUGE-L F1 scores of 21.29, 6.4 and 19.41, respectively. Furthermore, a similar model trained in a supervised fashion achieved ROUGE-1, ROUGE-2 and ROUGE-L F1 scores of 40.27, 18.46 and 37.59. To the best of this author’s knowledge, the model trained under supervision constitutes the current state-of-the-art in abstractive summarization of controllable length.

These results, alongside research conducted in parallel to this work, mitigated the risk with respect to the automatic summarization aspect of the R&D project to a tolerable level. Work on the remaining research problems of the project is set to start soon.


identifier: Abid, Khalil  (2020). Nouveaux algorithmes d’optimisation de performances d’avions en croisière.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
performance
croisière
système de gestion de vol
avion
gaz à effet de serre

abstract:
Ce projet de mémoire de maîtrise de recherche traite les méthodologies adoptées dans l’optimisation des performances d’un avion en vol afin de réduire la consommation de carburant et l’émission des gaz à effet de serre. L’objectif principal est de réduire l’empreinte environnementale du secteur aéronautique. Ce qui se réalise par la mise en place d’algorithmes qui peuvent être intégrés dans les systèmes de gestion de vol sous forme des fonctions utilisées par l’équipage pendant le vol. Notre étude se contente de la phase de vol la plus longue qui est la croisière.

L’étude effectuée durant ce projet porte, essentiellement sur l’évolution des paramètres de performance d’un avion durant le vol, tels que celle du poids, du débit de carburant, des altitudes et vitesses. Ces paramètres sont générés à l’aide de la base des données de performance (PDB) qui a été qualifiée et validée avant son utilisation afin d’éviter l’erreur de calcul pouvant altérer le bon fonctionnement de ses algorithmes.

Deux algorithmes ont été développés pendant ce projet pour le système de gestion de vol : Le premier algorithme se base sur un concept de mise à jour locale et globale de la table du coefficient de traînée permettant de prédire et de corriger le débit de carburant, le deuxième algorithme permet la création d’une nouvelle fonction intégrée dans le FMS qui permet de suivre les altitudes optimales pendant la croisière, en permanence, selon une trajectoire de montée continue.

Les avions utilisés dans notre projet de recherche sont l’avion d’affaire Cessna Citation X et l’avion commercial de transport de passagers Airbus A310. La validation des résultats est effectuée sur le simulateur de vol de dynamique de vol certifiée au plus haut niveau par la FAA pour le Cessna Citation X au LARCASE ainsi que sur les systèmes de gestion de vol FMS CMA-9000 présents dans les laboratoires de la compagnie CMC Electronics.

Pour la première partie du projet, les résultats obtenus présentent une amélioration dans la prédiction du débit de carburant en croisière. Ces résultats montrent une réduction de la consommation de carburant et de l’émission de bioxyde de carbone par l’avion et l’erreur de prédiction du débit de carburant tend vers 0. En ce qui concerne la deuxième partie du projet, la fonction de croisière en montée continue présente des résultats prometteurs. En effet, cette fonction permet de minimiser le nombre de changements de régime, effectués par le pilote, afin de suivre l’altitude optimale. Cette fonction a permis d’optimiser la consommation de carburant en croisière par 6% et ainsi de réduire la quantité de gaz à effet de serre émise par l’avion


identifier: Ibrahem, Ibrahem Mohamed Atia  (2020). A nonlinear neural network-based model predictive control for industrial gas turbine.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
modèle NARX
turbine à gaz
modélisation
réseaux de neurones
ensemble
GPC
NMPC
NNGPC

abstract:
Gas turbines are now extensively used in aviation, oil and gas applications and power generation. With this increasing use in a diverse range of applications, gas turbine engines are designed to operate in a wide operating envelope. Typically, the ambient temperature can vary substantially from a hot summer day to a cold winter night. In addition, different fuel types may be used. Furthermore, the performance of a turbine engine deteriorates with use because of component degradation caused by erosion and corrosion. These requirements for guaranteed high performance levels while maintaining stability and safe operation with minimum overall cost impose severe challenges on control system design. In this dissertation, new approaches for gas turbine engine modelling and multivariable advanced controller design are investigated. A nonlinear model predictive control (NMPC) approach based on an ensemble of recurrent neural networks (NN) is utilized to achieve the control objectives for a Siemens SGT-A65 three spool aeroderivative gas turbine engine used for power generation. A novel ensemble method is proposed, which results in an adaptive NN model. The simulation results show improvement in accuracy and robustness by using the proposed modelling approach. Also, another important gain is the very rapid execution time (40,5 μs), which can support many real time applications that require model based control design.

For the closed-loop control, a constrained multi-input multi-output (MIMO) nonlinear model predictive controller (NMPC) is developed based on the generalized predictive control (GPC) algorithm because of its ability to handle MIMO problems in one algorithm. In this controller, a novel trade-off approach between the usage of a non-linear model and successive linearization approaches is used in order to reduce the computation effort and at the same time increase the robustness of the controller. Estimation of the free and forced responses of the GPC are performed based on the NN model of the plant at each sampling time. In addition, the Hildreth’s Quadratic Programming (QP) procedure is utilized to solve the quadratic optimization problem of the NNGPC controller, which offers simplicity and reliability in real-time implementation. A comparison between the performance of the proposed controller (NNGPC) and the current controller of the SGT-A65 engine (min-max controller) is performed. The simulation results show that the NNGPC has demonstrated superior output responses with less oscillatory behavior and smoother control actions to sudden variations in the electric load than those observed in the existing min-max controller. Furthermore, the NNGPC controller requires less control effort than the min-max controller to achieve the desired objectives. The minimization of control effort has significant practical repercussions because it reduces the intensity of mechanical wear of the actuators, which leads to an increase in the functional safety, lifetime, and economics of the controlled process. In addition, the computation time required to solve an optimization problem was sufficiently shorter than the sampling period which makes a real-time implementation of the NNGPC controller possible.


identifier: Chaboty, Aubin  (2020). Étude de la propagation des ondes guidées basse fréquence au travers de joints de recouvrement soudés dans le cadre d’inspection de réservoirs industriels.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
ondes guidées
modes fondamentaux
réservoirs de stockage industriels
joints de recouvrement soudés

abstract: Les grands réservoirs de stockage sont très largement utilisés dans l’industrie pétrolière. L’épaisseur des planchers de ces réservoirs est cartographiée périodiquement lors d’interruption de service. La méthode d’inspection actuelle commence avec un scan du plancher par fuite de flux magnétique. L’épaisseur des points critiques identifiés à l’aide du criblage est ensuite contrôlée par ultrasons. Cette méthode d’inspection nécessite qu’un inspecteur scanne l’intégralité du plancher en se trouvant à l’intérieur de la cuve. Le réservoir de stockage doit donc être vidé et nettoyé avant de procéder à l’inspection. Il y a donc une forte demande pour examiner le fond du réservoir à partir du périmètre extérieur et d’identifier les cuves qui nécessitent une inspection ou une réparation plus poussée. Les ondes guidées ultrasonores basse fréquence sont aujourd’hui couramment utilisées pour cartographier de longues sections de pipelines. En dessous de la première fréquence de coupure des modes d’onde d’ordre élevé, les ondes guidées ont la capacité de se propager sur de longue distance avec une atténuation minimale. Cependant, il existe plusieurs sources d’atténuation dans les planchers de réservoirs : (1) le contact avec le fluide stocké dans la cuve, (2) le contact avec le sol sur lequel repose le plancher et (3) l’assemblage du plancher. En effet, les fonds de réservoir sont généralement constitués de plusieurs plaques d’acier soudées entre elles par chevauchement. Dans les plus grands réservoirs, une ligne de plaques peut compter jusqu’à 15 joints de recouvrement soudés. Il est donc primordial de minimiser la perte d’amplitude des ondes guidées à chaque joint. Dans ce mémoire, la perte d’amplitude induite par les joints de recouvrements soudés est étudiée pour le mode fondamental de cisaillement horizontal (SHₒ) et le mode fondamental d’onde de Lamb symétrique (Sₒ). Le mode fondamental d’onde de Lamb antisymétrique (Aₒ) a été rejeté en raison de sa forte atténuation en présence d’un fluide. La propagation des modes SHₒ et Sₒ dans des plaques d’acier de 12.7 mm d’épaisseur soudées entre elles par un joint de recouvrement a été étudiée à l’aide de simulation par éléments finis et d’expériences. Il apparait que le mode SHₒ peut être jusqu’à 6 dB moins atténué que le mode Sₒ. Par conséquent, une sélection minutieuse du mode et de la fréquence peut permettre une propagation de l’onde sur une longue distance et donc un scan du plancher à l’aide d’ondes guidées ultrasonores.


identifier: Aleyari, Alireza  (2020). Experimental and numerical investigation of temperature evolution during super plastic forming of an aluminum alloy sheet and its influence on distortion.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
formage superplastique
formage à grande vitesse par soufflage
élément chauffant
chauffage hors ligne
coefficient de transfert de chaleur
Refroidissement
distorsion
évolution de température
modélisation par éléments finis
ABAQUS

abstract:
Super Plastic Forming (SPF) is a well-known manufacturing process in the transportation industry in which a superplastic thin sheet metal is extended to very large strains and deformed to complex shapes. In this method, with applying gas pressure, the thin sheet material is shaped into the SPF die. This technique is mostly used in the aerospace and automotive industries. One of the basic disadvantages of this method is the high production cycle time, that is a constraint for the development of the method in mass production scale like automotive industry. In recent years, there have been many efforts to overcome the above problem. High Speed Blow Forming (HSBF) process, also known as Quick Plastic Forming (QPF) as an advanced method based on the SPF has been newly introduced and is characterized by higher production rates. In both methods, there are similar technical challenges that need to be deeply investigated. Distortion in the final product is one of the most important technical issues in this manufacturing technique. During the SPF/HSBF process temperature variations is a critical parameter that could affect the distortion in the completed product.

Verbom Inc. is a Canadian base company located in Sherbrook, Quebec that utilizes both SPF and HSBF methods in the production of electrical car and train body panels. The company uses thin sheet aluminum alloy (5083) in their productions. However, the company is faced with undesirable distortion levels in some parts that could not be resolved using conventional trial and error practice. The present project was defined in this context and has objective to experimentally and numerically investigate the temperature variations and distortion phenomenon during the entire SPF/HSBF process, based on scientific methods. This project has resulted in the publication of three papers that will be explained in the following:

In the first paper, the temperature evolution in a HSBF tool during the offline heating process was numerically and experimentally investigated. As the HSBF process is carried out at high temperatures (0.4 – 0.6 of melting point of the part), before installing the HSBF tool on the press, the tool is heated by several heating elements until reaching to the target temperature (≈470 ºC in this case). This process is performed out of the press which is called offline heating. The temperature distribution on the HSBF die at the end of the offline heating process is important because the initial temperature distribution on the part after ejecting the part for the cooling purpose, follows the temperature distribution on the die. Due to the fact that the temperature discrepancy on the part during the cooling process could affect the distortion, then this study tried to simulate and investigate the temperature evolution during the offline heating process with the view of obtaining the most uniform temperature distribution on the HSBF die at the end of the process. As the offline heating in the SPF/HSBF process is a long process (≈30 hours in this case), the view of minimizing the duration of the process was also considered. In this regard, testing and modelling the offline heating process of the HSBF tool was considered. The dies of the HSBF tool (i.e. upper and lower dies) were instrumented by 14 K type thermocouples (TCs) 2 mm under the surface of the dies. The temperature of the TCs during the entire offline heating process was recorded. The process was also simulated by the commercial finite element software ABAQUS and a good conformity between the numerical and experimental results was found. Based on the valid numerical model, a new approach in the heating manner of the HSBF tool with the view of minimizing the duration of the process and improving the uniformity of the temperature distribution on the dies was proposed.

In the second paper, the temperature evolution of a SPF part during the cooling step of the SPF process was numerically and experimentally investigated. In this work, for the numerical simulation of the process, the initial temperature distribution of the part was required. Normally this initial temperature distribution is the same as the SPF die at the time of the ejecting. Hence FE simulation of the SPF tool was needed to obtain the temperature distribution of the die which is a time consuming process as it was shown in the first paper. In this regard, a new approach as local temperature variation was proposed and practically the surface of a large SPF part was divided to 9 equal zones and a K type TC was attached on the center of each zone. The cooling process which starts after ejecting the part from the SPF die was tested. For the cooling purpose, during the cooling process several cooling fans after the ejecting process vertically blew on the top side of the part until the part reached to the ambient temperature. The temperature evolution of each TC during the entire process was recorded. The recorded temperature of the TC of each zone was considered as the temperature of the whole zone. The Heat Transfer Coefficient (HTC) of each zone based on the new approach as local temperature variation, was directly calculated from the experimental cooling curves. The cooling process was successfully simulated by ABAQUS and a good agreement between the experimental and numerical results was found. The results in the paper confirmed that the proposed approached was reasonable and therefore the numerical modelling of the SPF tool for determination of the initial temperature distribution of the part, is no longer required and the determined HTC values with this method could be considered for any thermal investigation in the SPF process. However the obtained initial temperature distribution of the part from the numerical modelling of the tool is a continuous value over the surface of the part. In other word, each point of the part has its own specific temperature and practically the calculation of the HTC value for each point form the cooling curves is not possible. Hence, the new proposed approach gave this possibility to calculate the HTC value for the numerical simulation purpose. However in the paper the contribution of the radiation term in the HTC value was investigated and the results showed that the radiation effect during the air cooling process is a negligible phenomenon.

In the third paper, experimental investigation of the distortion issue in the same SPF part was considered. In this work, the SPF part was divided to 9 equal zones and a K type TC was assigned for each zone. The TCs were attached at the center of each zone and the temperature evolution of each zone during the cooling process was recorded. In this study, four cooling tests with different thermal conditions was defined and conducted. In each test, the conditions were changed to see the effect of the important parameters as initial temperature distribution and HTC value distribution. The four defined tests were successfully performed and the tested parts were scanned by a 3D scanner camera for comparison with the CAD model of the SPF part. The model of each part was built and compared with the CAD model in the metrology software PolyWorks. The observations showed that more uniformity in the initial temperature distribution within the part could improve the distortion while more uniformity in the HTC distribution did not show considerable effect on the distortion. Hence, the study concluded that the initial temperature distribution is more important and effective parameter in comparison with more uniformity in HTC value over the surface of the part.


identifier: Bouzidi, Soraya  (2020). Synthèse et caractérisation de couches minces de ferrite de bismuth pour leur intégration dans des photodétecteurs.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: ferrite de bismuth

subject: BFO

subject: effet ferroélectrique et photovoltaïque

subject: FEPV

subject: chrome

subject: dopage

subject: photodétecteur

subject: pérovskite pseudo organométallique

abstract:
L’effet ferroélectrique et photovoltaïque (FEPV) de la ferrite de bismuth (BiFeO3 ou BFO), pourtant très prometteur, n’a que rarement été étudié dans des dispositifs optoélectroniques. Dans cette étude, nous avons souhaité comprendre comment les propriétés d’une couche mince de ferrite de bismuth, et plus particulièrement son effet FEPV, pouvaient impacter les performances d’un dispositif optoélectronique.

Pour ce faire, nous avons développé, par voie chimique, une couche mince de ferrite de bismuth polycristalline que nous avons intégrée dans un dispositif photodétecteur actif à base de pérovskite pseudo organométallique. Hautement efficaces, et économiques, les dispositifs développés avec la couche de BFO ont montré une amélioration considérable de la responsivité et de la détectivité, sur tout le spectre du visible, par rapport aux dispositifs sans BFO. Ces caractéristiques sont davantage améliorées par l’introduction dans le dispositif d’une couche de BFO dopé à 10 mol% de chrome. Aussi les temps de réponse sont réduits de près de 20% par l’intégration du BFO pur dans les dispositifs et de près de 50% par l’intégration du BFO dopé au chrome.

Nous avons pu mettre en évidence que la couche de ferrite de bismuth joue, dans ce dispositif, le rôle de couche bloquante de porteurs de charge positive (HBL) et de couche de passivation réduisant considérablement les courants de fuite du dispositif. L’introduction de la couche de ferrite de bismuth dans le photodétecteur a aussi permis d’améliorer le photo-courant généré par le dispositif. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence que l’insertion de la couche de BFO, dopé au chrome ou non, améliorait nettement les performances du photodétecteur.


identifier: Tran, Dinh Son  (2020). Machinability of polypropylene biocomposites reinforced with natural fibers and biocarbon particles.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
usinabilité
bio-composite
force axiale
rugosité de surface
émission des poussières fines
renforcement naturel

abstract:
Biocomposites are increasingly being developed and applied in many engineering fields. Parts made of biocomposites are mostly produced close to their final shape. However, the secondary machining operation is required to achieve dimensional accuracy and surface finish. The machinability of biocomposite is significantly affected by the processing method, the reinforcement, and the matrix used in the biocomposite. Therefore, it is necessary to understand the machining behavior of a particular biocomposite. It could thereby help to choose suitable cutting parameters to obtain the desired surface quality during machining.

This study investigates the key factors that affect the machinability indicators during the dry drilling of new biocomposites. These biocomposites are made of the same matrix (PP/POE/MAPP) reinforced with different weight ratios of chopped miscanthus fibers and biocarbon particles: biocomposite M1 (30wt% biocarbon), biocomposite M2 (30wt % miscanthus), and hybrid biocomposite M3 (15wt% miscanthus, 15wt% biocarbon). A full factorial design was used for the experimental design to study machining behavior during the drilling of biocomposites. The effects of the drilling parameters on the machinability indicators of biocomposites are measured and analyzed.

The results from this research work demonstrated that the cutting parameters and the tool diameters significantly affect the machining process performance indicators (thrust force, specific cutting energy for thrust force, surface roughness, and fine particle emission) for all biocomposites. The type (nature and shape) and the weight ratio of reinforcement used in biocomposite have a significant effect on the machinability indicators. The drilling parameters are not statistically significant for ultrafine particle emission. Surface roughness (Ra) and thrust force in the drilling of biocomposites were predicted using regression analysis and ANFIS-based models. The results showed that predictive models have high predicted accuracy.


identifier: Hafyana, Said  (2020). Élimination du carbone organique total (COT) de l’eau de lessive en modifiant des pommes de pin de la famille des Cupressaceae.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
pommes de pin
eau de lavage
carbone organique total
adsorption
charbon actif
micro-ondes
biomatériau

abstract: Le carbone organique total (COT) est une préoccupation théoriquement liée à tous les composés organiques. L’efficacité d’élimination du carbone organique dans le traitement de l’eau de lessive a été utilisée par un biomatériau combiné à une adsorption chimique et une séparation physique. L’objectif de ce travail était d’étudier le potentiel d’une pomme de pin naturelle et modifiée comme alternative à faible coût pour éliminer le Carbone Organique Total (COT) d’une solution aqueuse. La première étape de la méthodologie était de tester les capacités adsorbantes des Pommes de Pin Naturel (PPN) en utilisant un traitement dans différentes conditions. Ensuite, la modification de la surface par rayonnement micro-ondes a été réalisée. La réalisation expérimentale a été effectuée en utilisant la poudre de charbon actif de Pomme de Pin (PCAP) disponible comme adsorbant de remplacement pour la caractérisation et l’élimination du Carbone Organique Total (COT) des solutions aqueuses de lessive. L’acide phosphorique comme facteur activé et le four micro-ondes comme source de chauffage ont été appliqués dans cette recherche. Le spectre de diffraction des rayons X (DRX), la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF), les isothermes d’adsorption désorption d’azote et la surface spécifique de Brunauer – Emmett – Teller et la microscopie électronique à balayage (MEB) ont été utilisés pour étudier les propriétés de surface de la PCAP. L’utilisation de l’irradiation par micro-ondes entraîne une diminution du temps de fonctionnement, des économies et un chauffage homogène des échantillons, par opposition au chauffage au four. Les effets des méthodes thermiques, de la concentration de H3PO4, de la puissance de rayonnement microondes, du temps de rayonnement micro-ondes, de la température, de la concentration initiale en COT, du dosage de PCAP, du pH de la solution primaire et du temps de trempage ont été étudiés expérimentalement par la méthode des lots pour estimer la capacité d’adsorption, la cinétique et l’équilibre. La composition chimique de la PCAP avant et après la forme modifiée est discutée en relation avec les résultats DRX, IRTF, MEB et de surface spécifique. Les résultats ont révélé que la surface et la composition chimique des échantillons PCAP étaient modifiées par H3PO4 sous rayonnement micro-ondes. Les résultats expérimentaux ont montré qu’une augmentation de la capacité d’adsorption et de l’efficacité d’élimination du COT avait lieu à un pH basique et à une concentration de 20% de H3PO4. Le processus d’absorption du COT suivait la cinétique de pseudo-premier ordre et était mieux représenté par l’isotherme de Langmuir. Des études thermodynamiques ont révélé que l’adsorption du COT sur la poudre de charbon actif de pomme de pin (PCAP) était exothermique. Les résultats ont montré que la pomme de pin a été utile comme matériau de remplacement à faible coût pour l’élimination du COT de l’eau de lessive.


identifier: Otis, Samuel  (2020). Analyse de signaux de ballistocardiogramme pour la détection des événements cardiorespiratoires.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
matelas connecté
ballistocardiogramme
respiration
anomalies cardiorespiratoires

abstract: La nouvelle génération de matelas connectés ouvre des avenues intéressantes pour la surveillance des signes vitaux en milieu clinique. Ce mémoire propose une étude de l’utilité et de la validité d’une telle technologie sur une population présentant des problèmes cardiorespiratoires en contexte clinique. En effet, la surveillance discrète et continue de la fréquence respiratoire (FR) est essentielle pour proposer de meilleurs diagnostics en utilisant des objets connectés. Par conséquent, les nouveaux matelas connectés se concentrent de plus en plus sur la FR. Dans notre travail, nous validons les performances d’un matelas FOS à micro pliures sur 80 sujets admis à l’unité de soins intensifs cardiaques (USIC) en estimant la FR à partir de leur ballistocardiogrammes (BCG). Notre étude propose un nouvel estimateur de la FR, basé sur des modèles harmoniques plus bruit (HNM) et le compare à deux estimateurs connus (à savoir MODWT et CLIE). L’objectif est d’examiner, à l’aide d’un ensemble représentatif de données, la précision de ces méthodes et du matelas connecté. Les résultats de l’application de ces trois estimateurs au BCG montrent que le MODWT est plus précis avec une erreur moyenne absolue moyenne (MAE) de 5.72 ± 6.47 RPM. L’estimateur CLIE s’est montré moins performant avec une MAE de 10.90 ± 8.35 RPM. L’estimateur HNM montre des résultats encourageants de 8.45 ± 8.22 RPM. Des analyses de Bland-Altman ont révélé que chacune de ces méthodes d’estimations fonctionne mieux pour des FR lentes et que l’erreur augmente linéairement en fonction de la vitesse de la FR. Cela signifie que le matelas connecté fonctionne bien dans un intervalle de FR standard de 10-20 respirations par minute (BPM) mais devient moins précis avec une plus grande plage d’estimation. Ces résultats soulignent la nécessité d’améliorer les performances de ces capteurs pour des plages de signes vitaux plus larges. En somme, ce projet propose une base de données bien plus large que les précédentes sur une population ayant différents troubles cardiorespiratoires. De plus, les résultats valident qu’un matelas connecté peut fonctionner, dans de bonnes conditions, sur cette même population.


identifier: Abiven, Frédéric  (2020). Automatisation multilingue du prétraitement de transcriptions dans la détection de la maladie d’Alzheimer.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: maladie d’Alzheimer

subject: altérations cognitives

subject: traitement automatique de la langue naturelle

subject: tâche de description d’image

subject: corrélation

subject: reproductibilité

abstract:
La maladie d’Alzheimer est une maladie dégénérative qui se caractérise principalement par des altérations cognitives progressives. L’altération des fonctions linguistiques est un facteur important, puisque plusieurs études ont démontré qu’elle peut apparaître dès les premiers stades de la maladie. Afin de mesurer ces fonctions, on traite et on analyse des transcriptions provenant d’une variété de corpus basés sur le test de description d’image du Cookie Theft.

De plus en plus de systèmes semi-automatiques tentent de tirer parti des descriptions d’image dans le cadre du test du Cookie Theft. Cependant, l’extraction de mesures quantitatives de transcriptions requiert un effort considérable. De plus, lorsque l’on travaille avec un corpus multilingue, il est important d’adapter le système afin de bien différencier les variantes linguistiques. Présentement, aucune étude ne s’est attardée à la création d’un pipeline universel pour ce type de tâche, ce qui permettrait d’améliorer la reproductibilité des expériences scientifiques. Ce mémoire présente donc une méthode simple et efficace pour traiter des transcriptions, en séquençant une série de sous-problèmes de nettoyages, de normalisations et d’extractions de mesures permettant d’identifier les détériorations cognitives. Puisque certaines de ces tâches sont dépendantes de la langue, elles ont été adaptées afin d’être facilement configurables.

Les résultats ont démontré que notre travail permet d’améliorer la reproductibilité de expériences. En effet, nous avons été en mesure de normaliser et d’extraire des mesures linguistiques d’un corpus français et anglais du test du Cookie-Theft automatiquement. De plus, en analysant ces mesures, nous avons détecté une corrélation significative au niveau de la fréquence de retraçages chez les patients francophones (> 0.5). Ensuite, nous avons développé des modèles prédictifs prometteurs avec des résultats comparables à d’autres recherches en utilisant le Pitt Corpus (76%). Ceci démontre donc que notre travail permet d’automatiser entièrement la tâche de prétraitement. Toutefois, étant donné la grande diversité de langues à travers le monde, cette méthode connait certaines limitations.

Donc, ce mémoire contribue à la littérature de la maladie d’Alzheimer en présentant un pipeline permettant d’augmenter la reproductibilité des expériences pour l’analyse de transcriptions dans le cadre d’un test de description d’images du Cookie-Theft. De plus, nous pensons que notre travail pourrait éventuellement être utilisé pour différents types de tests cognitifs pour lesquels des transcriptions doivent être analysées puisqu’il n’est pas dépendant du contexte.


identifier: Allard, Marc-Alexandre  (2020). Développement d’un outil d’évaluation des effets du processus de sautage en milieu urbain.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
forage
sautage
travaux urbains
carrière
outil d’aide à la réflexion

abstract:
Les sautages en milieux urbains sont de plus en plus fréquents dans nos sociétés. Qu’ils s’agissent de travaux de réfection d’infrastructures, d’élaboration de réseaux de transport souterrain ou d’un rapprochement des zones résidentielles des carrières ou des sites miniers, une pression s’accentue sur l’industrie du forage et du sautage avec des normes de plus en plus strictes et des attentes citoyennes grandissantes. Dans ce contexte, la capacité à estimer les impacts de sautages devient un enjeu pour répondre au besoin de précision accrue des nouveaux chantiers.

Dans le cadre de cette recherche, les données de sautage d’une carrière en milieu urbain sont analysées sur quatre années afin d’intégrer l’effet de facteurs liés à la configuration des essais de sautage sur les résultats de vibration qui en sont induite. Par ailleurs, un outil d’aide à la réflexion a été développé afin de faciliter l’identification des valeurs des paramètres de forage et sautage en regard aux conditions fixées. L’outil développé est, par la suite, testé sur une étude de cas qui présentait des conditions aux limites d’acceptabilité.

Le traitement des données historiques de la carrière a permis d’établir un facteur « direction » paramétrable pour chaque configuration de sautage. L’intégration de ce facteur caractérisé sur les données des années 2016-2018, a démontré une amélioration de la précision des estimations de vibration de 15% lorsqu’il est appliqué à la série de données pour l’année 2019. La structuration des données associée au développement de l’outil permet de générer des jeux de valeurs pour l’identification des paramètres de sautages, facilitant la prise de décision pour l’opérateur tout en s’assurant de minimiser les risques de dépassement des valeurs seuils.


identifier: Fezai, Hamza  (2020). Approche intégrée d’évaluation du risque sismique d’un réseau municipal de ponts.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
pont
séisme
fragilité
scénario
évaluation du risque sismique
état de dommage
incertitude épistémique

abstract: Dans des régions qui sont sujettes aux tremblements de terre, les dommages aux ponts peuvent entrainer une perte de fonctionnalité du réseau routier. Par conséquent, l’évaluation du risque sismique des ponts est cruciale pour établir des stratégies d’intervention et rétablir les réseaux routiers afin d’assurer le maintien des services essentiels, tels que l’accès aux hôpitaux et l’acheminement des secours. Néanmoins, pour créer un système de gestion efficace et performant et optimiser le processus décisionnel, il est important d’étudier l’impact de scénarios sismiques sur l’état du réseau et sur les pertes économiques. L’objectif de cette recherche est de générer des scénarios sismiques pour évaluer les impacts économiques et les incertitudes relatives aux différents modèles d’intrants sur un réseau de ponts. Quatre étapes sont proposées. La première étape consiste à interpréter un modèle d’aléa sismique qui génère une distribution spatiale de l'intensité de tremblement de terre pour différents scénarios sismiques. Une analyse de régression est effectuée sur des équations de prédiction du mouvement du sol compatibles avec l’Est du Canada, pour obtenir une relation entre l’accélération maximale au sol et l’emplacement de chaque pont. En se basant sur le code canadien sur le calcul des ponts routiers, les résultats sont corrigés au moyen des coefficients d’amplification pour prendre en compte l’effet d’amplification des ondes sismiques au site. La deuxième étape est de construire un inventaire des ponts selon des classes définies en fonction des matériaux de construction et des systèmes structuraux. Une analyse statistique est réalisée sur chaque classe de ponts pour examiner les différents paramètres contribuant à la vulnérabilité sismique. La troisième étape est d’évaluer la performance sismique des ponts en termes de probabilités des dommages, et cela selon des données de fragilités spécifiques, respectives aux différentes classes, et qui sont basées sur des analyses dynamiques. La dernière étape utilise les résultats de l’étape précédente pour définir un modèle d’impact permettant d’estimer l’état probable de dommage, le coût de réparation, la priorité d’inspection et ainsi l’état probable du trafic routier. Les résultats des scénarios sismiques reflètent l’importance de considérer la magnitude 5,0 dans l’évaluation de dommages et, indiquent que l’écart type du rapport d’endommagement peut largement influencer l’estimation de pertes économiques. Ces données sont ensuite intégrées dans une interface utilisateur simple pour développer une évaluation rapide du risque sismique, évaluer les incertitudes épistémiques et visualiser les résultats sur une plateforme de système d'information géographique. Différents modèles d’entrée sont considérés : trois modèles d’aléa sismique, trois modèles de fragilité et deux modèles d’impacts. Une analyse de sensibilité effectuée avec un scénario de magnitude 6,0, pour les ponts à travées multiples, révèle que l’estimation des pertes économiques est très sensible à la variation de ces différents modèles, où l’augmentation du coût de réparation prévu peut atteindre jusqu’à 760 %


identifier: Bourgoin-Lafrance, Vincent  (2020). Thyristor-based excitation system state-space modeling for synchronous generator applications.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: systèmes d’excitations

subject: pont redresseurs à thyristors

subject: systèmes de synchronisation

subject: propriétés de la transformée de Park

subject: modélisation par modèle d’état

subject: modélisation dans le référentiel de Park

abstract: This research was conducted to verify the common first order approximation present in the literature regarding synchronous generator excitation systems. First, theories regarding thyristorbased rectifiers and Park transform needed to create an average model in Park’s reference frame are provided. Then, a synchronization system is designed to be incorporated in the switching model that will be used to validate the average model by simulations. Next, the average model in qd-frame is built, then validated with an experimental setup. Finally, the dynamics on the variables of the system are analyzed by sending firing angle step commands to the average model. It was discovered that the first order approximation is a lot more complex than expected, and may not be valid in every situations.


identifier: Ghazi, Georges  (2020). Identification and Validation of an Aircraft Performance Model for the Study of Flight Trajectories of the Cessna Citation X.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
modélisation
identification
aérodynamique
propulsions
performances avion
trajectoire de vol

abstract:
Flight trajectories optimization has been identified as one of the solutions to reduce fuel consumption, and carbon footprint of aircraft in the short term. To be able to analyze and optimize aircraft flight trajectories, it is necessary to develop mathematical models capable of predicting aircraft performance with great accuracy. Within this context, the main goal of this thesis was to propose different techniques to identify a mathematical model of an aircraft, and to predict the trajectories and flight performance of an aircraft.

The studies presented in this thesis were carried out in collaboration with the LARCASE industrial partners, and were applied on the well-known Cessna Citation X business jet for which a highly qualified research aircraft flight simulator was available.

The first part of this thesis focused on the identification and creation of a mathematical model of the Cessna Citation X based on data published in the aircraft flight manuals (or equivalent source). The objective of this mathematical model was to represent the aerodynamic and propulsive performance of the aircraft. Two approaches were then considered. The first approach consisted of identifying a propulsion model of the aircraft assuming that the data published in the flight manuals included sufficiently relevant information regarding the engine performance. The second approach assumed that no engine information was available, and that only flight trajectories data was accessible to the user. In both approaches, it was possible to obtain a mathematical model of the aircraft that was both reliable and accurate.

The second part of this thesis focused on the study and prediction of aircraft flight trajectories. A mathematical model of the aircraft, different algorithms have been developed to predict the performance, and flight trajectories of the Cessna Citation X. Once again, this study was divided into two subparts; the first subpart was devoted to the takeoff phase study, while the second subpart was devoted to the portion of the flight above 1500 feet (i.e., excluding the takeoff and landing phases). The algorithms and techniques proposed in this thesis made it possible to account for the effects of the wind, but also to take into account the piloting techniques.

 Finally, the last part of this thesis focused on the monitoring of the aircraft performance, and on the automatic update of the mathematical model of the aircraft. For this purpose, an algorithm to analyze the aircraft performance in cruise was developed. This algorithm allowed, in a first step, to collect various aircraft flight parameters and to perform different analyses to identify the flight segments in which the aircraft was in trim conditions. Once these flight segments were identified, the algorithm correlated the measured flight parameters with those predicted by the aircraft mathematical model. This analysis was then used to assess the accuracy of the aircraft mathematical model. If the model was no longer accurate, then its automatic update was performed.

The combination of all the studies presented in this thesis has allowed the design of mathematical tools for the study, analysis and prediction of the flight trajectories of the Cessna Citation X aircraft. These tools were developed to meet specific needs of the aeronautical industry, but also to help LARCASE researchers in their research.


identifier: Abbasnejad, Mohammadamin  (2020). Facial expression recognition in videos.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

title: Facial expression recognition in videos

subject:
reconnaissance des expressions
systèmes multi-classificateurs
SVMs exemplaires
méthodes de sousespace aléatoires
adaptation de domaine
architectures d’apprentissage profond
réseaux de neurones convolutifs

abstract:
Facial expression recognition is considered as the most effective, naturally distinguished way for humans to communicate emotions, express their feelings, to clarify and emphasis and more generally to regulate interactions with other people. From the psychology point of view, remarkable effort have been made to realize how humans interpret and perceive facial expressions in term of mental models of emotions and effective states.

Over the past decade, we have witnessed extensive progress in machine learning and human computer interactions. Those progresses and the importance of Facial Expression Recognition in a number of applications in areas such as human computer interaction, multimedia communication, robotics and video surveillance, draw a lot of attention in computer vision community to utilise existing massive calculation tools and technologies to design algorithms in which humans interact with computers in a novel way.

As this domain is still a challenging problem due to the complexity of movements of face components and temporal variations of expressions, in this research, our goal is to present a model that is able to fully model the temporal information as well as appearance features for recognizing six basic emotions (happy, sadness, anger, fear, surprise, disgust). Since lack of data is major problem in the area of computer vision and machine learning, we study methods to overcome this challenge. We show how the large data requirements for deep learning can be alleviated using synthetic data focusing on facial expression recognition problem. We investigate the use of synthetic facial expression data to circumvent the large data requirements and report on the effects of this approach for deep learning based expression recognition.

For efficient and effective learning process we have implemented and performed extensive experiments on different well-known algorithms and models including, LBP TOP, Support vector machines, 3D neural networks and Recurrent neural networks. We evaluate and compare our methods on different publicly available datasets where the performances, merits and demerits are discussed and showed.


identifier: Banc, Lucie  (2020). Étude de l'influence de l’ajout initial et d’un ajout retardé d'adjuvants sur le comportement des matériaux cimentaires.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
matériaux cimentaires
adjuvants
solution poreuse
hydratation du ciment
calorimétrie

abstract:
Le béton est le matériau le plus utilisé dans le domaine de la construction pour son faible coût et les disponibilités de ses matières premières qui peuvent être produites localement. L’innovation de ce domaine entraine une évolution graduelle pour s’adapter à la diversité des besoins développés par les industriels à travers le monde entier. De nombreuses modifications peuvent être apportées au matériau afin d’améliorer ses performances. L’incorporation d’adjuvants est l’une des modifications jouant un rôle majeur sur les capacités de résistance mécanique et de durabilité du béton. Toutefois, ce type d’ajout conduit à obtenir des effets indésirables comme le phénomène de retard dans certaines utilisations. L’hydratation du ciment implique des mécanismes complexes créés par des réactions couplées provenant de différents composants. L’ajout d’adjuvants peut créer des interférences avec les phases minérales relatant des mécanismes pas complètement compris pouvant impacter l’hydratation du ciment. C’est pourquoi des recherches portant sur les dosages et le temps d’ajout sont nécessaires. Dans ce mémoire, les influences de dosage et du temps d’ajout sont étudiés sur des superplastifiants, des agents modificateurs de viscosité, des nanoparticules de C-S-H, des nanoargiles et des accélérateurs. Pour chacun d’entre eux, trois dosages sont incorporés initialement et retardés de dix minutes dans le mélange cimentaire. L’analyse de l’hydratation du ciment, la quantification des éléments de solution poreuse et les caractéristiques mécaniques sont étudiées par calorimétrie, ICP-OES et par essais de compression respectivement. Le moment d’ajout selon différents dosages d’adjuvants est mis en lumière dans cette étude.

Les résultats montrent que l’ajout retardé implique une activité d’hydratation plus grande que l’ajout initial de par la concentration en ions plus élevée menant à une meilleure hydratation du ciment. L’ajout d’inclusions de C S-H entraine une légère diminution des résistances en compression avec l’augmentation du dosage alors qu’aucun impact n’est relaté dans les cas d’ajouts retardés. En outre, l’ajout retardé de nanoparticules de C-S-H entraine une lourde modification dans le retard et l’intensité du flux de chaleur. Les compositions des solutions poreuses de nanoargile et celles d’agent modificateur de viscosité ne semblent pas être affectées par les dosages alors que les résistances en compressions diminuent. On observe également une augmentation de la chaleur totale avec les ajouts retardés de ces adjuvants. D’autre part, l’ajout retardé d’agent modificateur de viscosité et de superplastifiant diminue la résistance en compression à 28 jours ce qui est le cas inverse concernant la nanoargile.

En résumé, les effets du temps d’ajout dépendent du type d’adjuvants et diffèrent des propriétés souhaitées. Par ailleurs, les adjuvants modifient les surfaces des particules de ciment et impactent leur hydratation. Ces phénomènes varient donc selon les adjuvants et les types de ciment. Par conséquent, les résultats et observations de ce mémoire ne sont pas généralisables et impliquent des recherches systématiques sur le moment d’ajout afin d’améliorer l’utilisation d’adjuvants chimiques.


identifier: Javidikia, Mahshad  (2020). Analysis and modeling of machining and surface integrity characteristics under various turning environments.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: environnements et paramètres de tournage

subject: caractéristiques d'usinage

subject: intégrité de surface

subject: modèles FE 2D/3D

subject: modèles ajustés

subject: optimisation multicritère

subject: AA6061-T6

abstract:
Aluminum alloys are widely used in aerospace components and aircraft and due to their high strength to weight ratio, good workability, and high resistance to corrosion. Surface integrity of Al alloys including surface roughness and residual stresses are dependent on machining characteristics including cutting temperature and machining forces in machining operations. Cutting fluids as coolant and/or lubrication can be utilized to affect the machining characteristics and possibly improve the part quality of components. This can increase fatigue and corrosion resistance of Al alloys.

This research study was aimed at developing 2D and 3D finite element models to simulate machining characteristics and predict residual stresses in turning of AA6061-T6 for various environments. Moreover, another objective of the study was to conduct an experimental analysis, predictive regression modeling, and multi criteria optimization of residual stresses and surface roughness parameters under various turning environments.

This research work is divided into three consecutive phases.

First, a 2D finite element model was developed and experimentally validated for different machining parameters. The FE model was utilized to simulate the interactions between cutting edge radius and cutting speed, feed rate, and rake angle and investigate the influences of the above-mentioned tool geometry and cutting conditions on machining forces, cutting temperature, and chip thickness in orthogonal turning of AA6061-T6. Finally, the results of conventional machining (CM) and high speed machining (HSM) were compared.

Secondly, turning tests were conducted using a Design of Experiment (DoE) based on Central Composite Design (CCD) under the three turning environments. The most efficient turning parameters were determined for each environment using Analysis of Variance (ANOVA). The impact of turning parameters including cutting speed, feed rate and depth of cut was investigated under DRY, MQL, and WET modes and their effect on surface roughness and residual stresses were analyzed. Response Surface Method (RSM) was used to predict effective regression models for each turning environment for the average arithmetic surface roughness, the height peak from the valley, the axial surface residual stress, and the hoop surface residual stress. Then, using the predictive regression models, a multi performance optimization study was carried out to identify optimal turning parameters in each environmental mode to improve surface integrity in Low Speed Turning (LST) and High Speed Turning (HST) of AA6061-T6.

Finally, a 3D finite element model was developed to simulate and predict machining temperature (MT), machining forces (MFs), and axial surface residual stress (ASRS) for various turning environments and parameters. Turning environments consist of DRY, MQL, and WET modes, and turning parameters include both cutting conditions and tool geometry such as cutting speed, feed rate, depth of cut, tool nose radius, side cutting edge angle (SCEA), back rake angle (BRA). Special attention was devoted to simulating residual stresses in turning of AA6061-T6 alloys using the DEFORM-3DTM software. The 3D FE model was validated by comparing the predicted MFs and ASRS with the corresponding experimental measurements. The effect of cutting conditions including cutting speed, feed rate, depth of cut on axial residual stress was experimentally investigated for three turning environments and the influence of tool geometry consisting of tool nose radius, side cutting edge angle, and back rake angle was numerically studied using the 3D FE model of WET turning.

The 2D/3D finite element and regression models can be utilized as predictive reliable tools for industrial applications to improve and optimize machining and surface integrity characteristics for various turning environments and parameters.


identifier: Icli, Caglar  (2020). New method and portable measurement device for the calibration of industrial robots.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
précision
l’étalonnage du robot
précision du robot
étalonnage autonome
étalonnage en boucle fermée
auto-étalonnage

abstract:
Throughout time, with robotic systems having a more significant impact each day in industrial processes, demand for rapid, repeatable and highly accurate robotic arms has increased, outgrowing the availability of robot calibration options. Even though research on robot calibration has been going on for a long time, implementing a fast, fully automated and affordable calibration system can be hard to find, considering the challenging requirements that a system could bring along with it.

This thesis presents an automated calibration method for industrial robots. It is based on the use of a novel, low-cost, wireless, 3D measuring device mounted on the robot end-effector and a portable 3D ball artifact fixed with respect to the robot base.

The new device, called TriCal, is essentially a fixture holding three digital indicators (plunger style) with an accuracy of 1.8 μm, the axes of which are orthogonal and intersect at one point, considered to be the robot tool center point (TCP). The artifact contains four 1-inch datum balls, each mounted on heavy-duty riser blocks through stems, and have precisely known relative positions measured on a CMM. The design of the artifact is decided through practical considerations and simulation tests applied through an offline simulation and robot programming software. The measurement procedure contains a physical constraining technique, where the TriCal is probing the datum balls. The method and procedure presented is fully automated and consists of the robot moving its end-effector in such as a way as to perfectly align its TCP with the center of each of the four datum balls, with multiple endeffector orientations.

The calibration method and hardware are tested on a six-axis industrial robot (KUKA KR6 R700 sixx). The Modified Denavit-Hartenberg method is used for modeling purposes and the calibration model includes all kinematic and joint stiffness parameters along with an additional parameter defining the relation between two parallel axes. These parameters are later identified using the least-squares method. The joint configurations for calibration are decided through an observability index calculation from an initially generated configuration pool. The efficiency of the new calibration system is validated by measuring the accuracy of the robot after calibration in 500 nearly random end-effector poses using a laser tracker. The same validation is performed after the robot was calibrated using measurements from the laser tracker only. Results show that both measurement methods lead to similar accuracy improvements, with the TriCal yielding maximum position errors of 0.624 mm, and mean position errors of 0.326 mm.


identifier: Venditti, Antonio  (2020). System safety analysis of a brake press using fuzzy methodology.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
logique floue
nombre flou
analyse des risques
Chaîne de Markov
fonction de coût
arbre des fautes dynamique
sollicitation d’experts
facteurs humains

abstract:
Brake presses are machines which are widely found in the manufacturing industry. They enable metal sheets and plates to be bent in multiple ways so as to shape a wide variety of parts. The very principle by which these machines function creates a pinch and crushing zone for operators notably as far as their hands and fingers are concerned. Safety norms have been developed in the course of the years which prescribe technical protective means of the operating point as well as other means of controlling the other risks generated by the operation of these machines.

Any industrial machine such as a brake press must be the subjected to a systematic risk analysis which take into account all the physical and human elements which can interact thus leading to possible accidents. Over the years, methods have been devised aiming to to estimate the probability of occurrence of an accident starting from the identification of the contributing risk factors. In the case of industrial machines such as brake presses, these methods rarely refer to historical data regarding accidents because of the scarcity of these data. The judgement of participants in these analyses is then utilized. Although the results of these analyses help in elaborating risk control strategies, their subjective character continue to pose problems.

This thesis tackles the question of the estimation of the probability of occurrence of an accident which can arise on an industrial machine such as a brake press with a view towards making this analysis more quantitative but in a context where the historical data on accidents or knowledge on the factors contributing to accidents are limited. Towards that end, this thesis uses the concept of fuzzy logic as well as the structured technique of expert elicitation to quantify the judgements on the estimated probabilities.

In this thesis, a brake press is analyzed taking into account to types of failures which can affect its functioning namely those that can impact the protective systems which guard the point of operation of the machine as well as those failures which arise from the actions of the operators.

The contributing factors leading to accidents considered are analyzed using fault trees and Markov diagrams. The dynamic, sequential character of the genesis of an accident on a machine is also accounted for with this technique in this thesis.

The probability of accident thus estimated for the industrial system is then used furthermore in this thesis to optimize the cost associated with a given level of safety achieved.

This thesis is constituted of analyses of increasing complexity of work situations centered on a hydraulic brake pres. Firstly, the probability of occurrence of an accident suffered by an operator is estimated considering the failure of the protective device and the failure (error) of the operator. Then, this same situation is considered by incorporating rate of repair of the technical and human failure modes. Finally, elements of redundancy both technical and human are added to the model. This thesis show that the mathematical analysis method developed allows a more quantitative estimation of the probability associated with the risk being studied as well as an optimization of the cost associated with the achievement of a given targeted level of safety.

This thesis presents a method which increases the validity of the judgement of the probability of occurrence of events contributing to industrial accidents but these remain dependent on the judgements expressed by the participants in the analysis. We plan further research works which will refine the expert solicitation method in the context of industrial machine safety. Furthermore, the models expressing the cost related to maintaining a given level of safety will also be perfected. The models describing situations leading to accidents involving industrial machines will incorporate in future works other complexities such as non-constant failure rates.


identifier: Belghith, Wissal  (2020). Sur l’effet du retrait et du fluage sur la performance sismique des piles de ponts isolés à la base faiblement armées.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
retrait
fluage
isolation sismique
taux d’armatures longitudinales
performance sismique
analyse temporelle non linéaire
construction par étapes
comportement sismique bidirectionnel

abstract:
L’isolation sismique à la base des ponts est de plus en plus utilisée dans les zones à sismicité modérée et élevée pour protéger les ponts dans un souci d’optimisation et d’économie des ressources. Néanmoins, malgré la réduction très importante de la demande sismique dans les piles des ponts isolés, le taux de renforcement ne peut être abaissé en deçà d’un seuil minimal prescrit par le code et ce, essentiellement, pour les effets de fluage et de retrait. C’est dans ce contexte que s’inscrit le présent projet de recherche. L’objectif principal du projet de recherche est l’évaluation de l’effet de la diminution du taux de renforcement longitudinal sur la performance sismique et le niveau de dommages dans les piles des ponts isolés à la base avec la prise en compte de l’effet des déformations différées de fluage et de retrait. Le taux minimum d’armatures longitudinales dans les colonnes de ponts exigé par le code canadien sur le calcul des ponts routiers (CSA-S6-14) est de 0,8 %. Cependant, plusieurs travaux de recherche récents supportent la possibilité d’assouplir cette exigence et d’abaisser cette limite inférieure sous réserve de prévoir un confinement adéquat des zones critiques. En revanche, cette valeur vise principalement à protéger les piles contre les effets du retrait et du fluage, lesquels n’ont pas été pris en compte dans ces études concernant la performance sismique de telles piles. Afin de vérifier les conclusions de ces recherches, une considération de l’effet structural des déformations différées du béton doit être réalisée lors de l’analyse de la performance sismique des piles faiblement armées.

Dans le cadre de ce projet, un pont typique à deux travées, avec superstructure préfabriquée, supporté par une pile centrale, composée de trois colonnes en béton armé, isolé à la base a été utilisé comme cas d’étude. Plusieurs variantes de ce pont ont été conçues et leurs performances sismiques évaluées au moyen d’analyses temporelles non-linéaires. Des analyses statiques non linéaires ont été aussi réalisées afin d’évaluer le comportement des piles et leur état initial, préalablement au séisme, sous l’effet du retrait et du fluage. La méthode de construction par étapes et le modèle de CEB-FIP 2010 ont été utilisés durant cette étude pour la prédiction des effets du retrait et du fluage et leur modélisation. Les accélérogrammes utilisés lors des analyses temporelles non linéaires pour les deux régions de l’Est du Canada (Montréal) et de l’Ouest du Canada (Vancouver) ont été calibrés sur le spectre d’accélération du code CSA-S6-14. Deux taux de renforcement ont été considérés pour l’étude : le taux minimum de 0,8 % prescrit par le code et un taux de 0,5 % requis selon la demande sismique du pont. Les sections rectangulaires des colonnes, au niveau de la zone de la rotule plastique, sont modélisées par des éléments fibres afin d’étudier l’étendue et le niveau des dommages sous l’effet du séisme. Les résultats obtenus montrent que toutes les variantes des ponts étudiés se comportent essentiellement dans le domaine élastique et sans dommages significatifs, conformément aux exigences de performance du code CSA-S6-14 pour les ponts essentiels. À cet effet, la valeur minimale du taux de renforcement prescrite par le code pourrait être réduite à 0,5 % sans compromettre la performance sismique du pont étudié. Néanmoins, l’effet du retrait et du fluage est influencé par plusieurs paramètres reliés à la structure du pont et des piles et des études additionnelles sont requises pour généraliser ces résultats.


identifier: Mozayan, Seyed Mehdi  (2020). New control strategy for permanent magnet synchronous generator (PMSG) wind turbine.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: éolienne

subject: générateur synchrone à aimant permanent (PMSG)

subject: convertisseur de suralimentation

subject: point neutre bridé (NPC)

subject: contrôle en mode glissant (SMC)

subject: loi d’atteinte exponentielle améliorée (EERL)

subject: contrôle du générateur

subject: contrôle du convertisseur

subject: détection de défaut

subject: système de conversion d’éolienne ( WTCS)

subject: détection et localisation de défaut (FDL)

subject: défaut de court-circuit entre spires (ISC)

subject: approche géométrique (GeA)

abstract:
Due to extensive research in the wind turbine community, advanced technologies have been emerged to obtain the proper operation from wind turbines. However, there are some features needed to be improved to have the best energy conversion system.

This thesis is focusing on following areas which are challenges for wind turbine operators encounter:

1. Improving Total Harmonic Distortion (THD) by designing an advanced control strategy.
2. Inter-turn fault detection at early stage.

In the first section of this thesis, a Sliding Mode Control (SMC) based scheme is proposed for a variable speed, direct-driven Wind Turbine Conversion System (WTCS) equipped with Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) connected to the grid. In this work, diode rectifier, boost converter, Neutral Point Clamped (NPC) inverter and L filter are used as the interface between the wind turbine and grid. This topology has abundant features such as simplicity for low and medium power wind turbine applications. It is also less costly than back-to-back two-level converters in medium power applications. SMC approach demonstrates great performance in complicated nonlinear systems control such as WTCS. The proposed control strategy modifies Reaching Law (RL) of sliding mode technique to reduce chattering issue and to improve THD property compared to conventional reaching law SMC. The effectiveness of the proposed control strategy is explored by simulation study on a 4 KW wind turbine, and then verified by experimental tests for a 2 KW set-up.

Second section of this thesis proposes a model-based Fault Detection and Localization (FDL) strategy of a surface-mounted PMSG wind turbine. One of the prevalent faults in wind turbines is Inter-turn Short Circuit (ISC) fault in the generator of WTCS. To elaborate the fault and observe the consequences, a 120 KW wind turbine equipped with PMSG is being modeled while injecting the fault during normal and steady state operation. Geometric Approach (GeA) offers plentiful features for FDL in nonlinear system control applications. It can operate as a built-in function of the WTCS control system in which ISC fault is being detected and localized when occurred in the winding of the stator of PMSG. The GeA is a model-based technique that works based upon the governing equations of the generator of wind turbine. The effectiveness of the proposed FDL scheme is justified by co-simulation of wind energy conversion system using Maxwell, Simplorer, and Matlab software packages.


identifier: Vedadi Moghaddam, Shaghayegh  (2020). Investigation of the COSMIC sizing of real-time embedded and AI software for their usage within a priori and a posteriori contexts for estimation purposes in industry.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
exigences de taille fonctionnelle
approximation de taille
méthode COSMIC
ISO 1971

abstract:
The literature on software estimation and software sizing demonstrates that software development effort has value for organizations. This research aims to operationalize a posteriori measurement of functional size of software with COSMIC-ISO 19761 standard in a company that develops real-time embedded and Artificial Intelligence (AI) software for underground mines.

In practice, lack of documentation of the software functional requirements, lack of benchmark data and no usage of standard methods lead to additional constraints and new research challenges. In this research, we explore the issues of a priori measures of software based on partial information, and their uses in estimation models.

We use the available resources to identify the functional requirements of developed AI and real-time embedded software solutions and size them with COSMIC method. The size of project for a software release is measured, and an exploratory data analysis (EDA) approach and descriptive statistics are adopted to develop a posteriori estimation models for these projects. In addition, an approximation technique based on iceberg analogy and requirement engineering is designed to assign scaling factor to early functional requirements, using two detailed documented COSMIC case studies.

The research results demonstrate that:

1. The size information of the AI and real-time embedded software solutions can be used as one of the independent variables to develop a priori estimation models for future projects;

2. In AI projects, this size information can be used for estimating the amount of effort to develop an AI algorithm in such similar projects;

3. The estimation models proposed based on similarity of characteristics and descriptive statistics can be used to estimate effort in the corresponding groups, based on historical data;

4. The results of functionality-based approximation technique show that the data on past projects can be collected and relevant classification of functionalities can be identified and these scaling ratios can be used as a priori estimation early in the life cycle of a software
project.