identifier: Adibi, Arash  (2020). Ceramic interposers for high density packaging in 3D LTCC technology.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
LTCC
Micro-Via
interposeur céramique
optoélectronique
boîtier haute densité

abstract:
The worldwide growth of data usage is continuing and accelerating. With the arrival of 5G technology and the Internet of Things (IoT), the demand for more data and more bandwidth will continue to rise. To support this enormous data volume flow, data centers and backhaul network infrastructure will require higher data transmission speeds with more bandwidth. To accommodate this trend, the use of optical frequencies is unavoidable due to the limitations of microwave-based systems. In this context, the emergence of photonic System in Package (SiP) technology offers one viable option to meeting these challenges offering chips that can provide high transmission capacity and support wider bandwidth. In order to integrate these photonic devices with the electronic components of a system in a single package, novel cost-effective packaging technologies that offer high reliability with very good performance to maintain signal integrity are needed. In addition, these technologies must allow for high density package for size reduction.

One of the solutions for decreasing the size of the package is the use of multi-layer technology, such as LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics), whereby parts of the circuit are integrated into the inner layers resulting in a multilayer functional package. One of the challenges in these kinds of structures is connecting different layers through vias and enabling multi-chip assemblies with very short interconnections. Traditionally, the use of Through Silicon Vias (TSV) has been proposed as one of the enabling technologies to allow for this kind of high-density integration, though with limited functionality and relatively high cost. In this thesis, a new method for the vertical interposers in LTCC technology is proposed. This method combines the advantages of LTCC, namely low-cost, low dielectric loss at millimeter wave frequencies and the ability to integrate passive components and transmission lines in its inner layers with those of TSVs for realizing very high-density short interconnects and vias.

The proposed technique relies on a novel micro-via fabrication process that combines laser ablation with custom conductor filling materials to realize various dimension vias and interconnects in LTCC. To demonstrate the feasibility and functionality of the proposed technique, various transmission lines on different layers interconnect through micro-vias and using ultra-thin LTCC green tape were first simulated and optimized using Ansys HFSS in order to reach the highest data transmission rate with smallest package possible. Prototyping was carried out using the thinnest Ferro’s A6M ceramic sheet with the thickness of 1 mil and filled the micro-via by custom engineered gold-based conductor paste, also provided by Ferro Corporation. However, the silver is a better conductor than gold in terms of conductivity, but the gold-based conductor paste has small grain size and low viscosity comparing to the silverbased conductive paste, which is more common to use. Thus, this customized conductive paste was chosen as conductor in this project since we have new size of via diameter in LTCC technology at this moment. An experimental investigation of the smallest via diameter and via pitch that could be achieved using 1-mil thick sheets was also carried out and shows that moving towards reaching higher value of integration structure is possible. Then, this technique of micro-vias fabrication have been used in these two designed prototypes of an opto-electronic package hosing by LTCC for the collaboration project with Ciena Corporation and McGill university.

Based on the obtained results, LTCC technology with less fabrication complexity could be considered as a good alternative to silicon substrates for passive interconnects. Practical TCV (Through Ceramic Via) for vertical transitions have been demonstrated to be feasible and offer a viable alternative to TSV with simpler fabrication process and two- or three-times lower cost of manufacturing. The fabrication of the micro-via with the minimum diameter of 20 μm and the pitch size of at least 40 μm is achievable on the 1-mil ceramic sheets, while the regular diameter of via is 50 μm and the pitch was 200 μm, respectively. In addition, the current thickness of ceramic sheets for manufacturing are 10 mil, 5 mil and 2 mil (rarely used). By using this ceramic sheet with the thickness of 1 mil, designing the denser RF circuits and package is more feasible.


identifier: Hamzaoui, Oumaima  (2020). Amélioration des performances des réseaux autonomes hybrides dans le nord du Québec.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

format: application/pdf application/pdf

subject:
énergies renouvelables
système hybride
réseau autonome
synchronisation
partage de puissance
contrôle centralisé

abstract: Jusqu’à présent, la majorité des communautés isolées au Canada sont alimentées exclusivement par des générateurs diesel. Cette source de production présente plusieurs inconvénients tels que l’émission de gaz à effet de serre, le prix des combustibles ainsi que la pollution. L’emplacement des sites isolés ainsi que leurs caractéristiques géographiques et climatiques justifient leur isolation du réseau principale. Malgré ces inconvénients, le générateur diesel a été le plus utilisé compte tenu de sa disponibilité et de sa fiabilité. Ainsi la combinaison des sources d’énergies renouvelables avec le générateur diesel aurait un impact positif sur l’environnement et le coût de la production de l’énergie. Néanmoins, cette solution nécessite des algorithmes de contrôle assez sophistiqués, car les différentes sources d’énergie fonctionnent en parallèle. Dans ce travail, le système étudié se compose de deux générateurs diesel, une batterie et un panneau photovoltaïque. Une stratégie de partage de puissance entre deux générateurs diesel fonctionnant en parallèle est améliorée pour assurer le bon fonctionnement du système dans le cas de défaut dans la partie DC du système. Un contrôle centralisé a été utilisé, pour atteindre de hautes performances de gestion de l’énergie tout en assurant la régulation de la tension et de la fréquence ainsi que la compensation des harmoniques aux points de raccordement. Une séquence de démarrage a été développée pour superviser le partage de puissance entre les deux générateurs diesel. Ce superviseur a pour but de prolonger la durée de vie des deux machines et gérer le partage de puissance entre les deux générateurs. Le système composé de deux générateurs diesel avec des batteries a été étudié dans le cas d’absence de source d’énergie renouvelable. Cette topologie est renforcée par l’ajout des panneaux photovoltaïques aux deux générateurs diesel et les batteries. Certes que les générateurs diesel ont beaucoup d’inconvénients, néanmoins leurs présences dans le système hybride isolé sont indispensables en raison de leurs continuités de production. Un algorithme de contrôle a été développé avec l’algorithme Stateflow pour gérer l’écoulement de puissance entre les différents éléments du système, tout en réduisant l’utilisation des générateurs diesel. L’extraction de la puissance maximale du panneau photovoltaïque et assurée par la méthode MPPT. La régulation du bus DC et de la fréquence au point de raccordement PCC est assurée par le convertisseur hacheur-élévateur associé à la batterie. Un nouveau contrôle a été proposé pour l’onduleur pour compenser les harmoniques et dépolluer le courant et la tension du générateur diesel tout en assurant la régulation de la tension au point de raccordement PCC. La performance du système proposé a été testée et validée en utilisant MATLAB/SIMULINK.


identifier: Neyret, Charles  (2019). Étude de sensibilité pour les enrobés à module élevé adaptés aux régions froides.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
enrobé
EME
module complexe
fatigue
orniérage
TSRST
sensibilité

abstract:
Depuis son apparition en France dans les années 80, la technologie des formules d’enrobé à haut module a montré son efficacité pour augmenter la durée de vie des structures de chaussée. Dans le but d’obtenir des performances semblables, mais dans un environnement plus défavorable, des formules d’enrobé à module élevé adaptées aux climats froids ont été développées récemment. Celles-ci se caractérisent par une faible teneur en liant très performant et une teneur en matériaux fins relativement élevée.

Ce type de formule n’ayant jamais été réalisé à l’échelle industrielle, la réalisation d’une étude de sensibilité quant au dosage des composants s’avère indispensable pour déterminer si les critères de qualité actuellement retenus peuvent s’appliquer à ces nouvelles formulations d’enrobé.

À partir d’un plan expérimental factoriel complet à deux niveaux faisant varier la teneur en bitume (±0,25%) et en matériaux fins (±1,2%), différentes propriétés de l’enrobé sont étudiées. Les variations en dosages ne permettent pas d’observer des différences significatives pour le comportement à l’orniérage, la résistance aux températures froides et la rigidité du matériau. Pour ces trois paramètres, les seuls écarts observés avec la formule d’origine sont attribuables aux variations en vides. Des essais de fatigue en traction-compression ont permis de mettre en évidence, après Analyse de Covariance (ANCOVA), une variation dans le comportement en fatigue principalement induite par le dosage en liant. La comparaison des performances en fatigue avec des modèles basés sur les essais de fatigue de flexion 4 points et 2 points montre que l’EME-14 semble toujours être plus performant que les formules d’enrobé classiques.


identifier: Addali, Khaled  (2020). Mobility and Resource Management for 5G Small Cell Networks.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
noeud de relais mobile
équipement utilisateur de véhicule
transfert
agrégation de porteuses
réseau à petites cellules
équilibrage de charge de mobilité
rapport de mesure
décalage individuel de cellule
débit

abstract:
Today, the deployment of moving and fixed small cells is becoming popular. However, to achieve the Quality of Service (QoS) required by the ever-increasing services in telecommunications, many issues must be considered. The main issues are user association, resource, and mobility management of the network. In our thesis, we focus on handling those issues separately and then combine them to enhance the QoS provided to each User Equipment (UE).

In the first part, a novel Chance-Based Deferred Acceptance Matching (CBDAM) algorithm is proposed. A matching game-based user association scheme is introduced for solving the assignment problem. The new proposed approach maximizes the number of users admitted in the system (handoff and new user association request) and the total system through put by assigning each user (macro or vehicular) to the stations based on negotiations between eNBs and UEs. It also significantly decreases the handover failure rate for vehicular users (VUEs).

In the second part, another aspect is investigated in order to enhance the small cell network performance, which is the mobility load balancing technique. A Utility-Based Mobility Load Balancing (UMLB) algorithm is introduced to balance the load across a small-cell network by considering the operator utility and the user utility for the handover process. The operator utility is calculated for each potential handover based on the load of the neighbouring small cells. Whereas, the user utility calculation is based on the sigmoid function by considering different criteria. Also, we presented a new term named load balancing efficiency factor (LBEF). The LBEF considers a load of neighbouring cells and the edge-UEs for each overloaded cell. This factor specifies the sequence of overloaded cells for the UMLB algorithm operation.

In the third part, the problem of increasing number of handovers, which are performed in the small cell networks as a result of adopting a Mobility Load Balancing (MLB) algorithm, is studied. The handover decision of UEs is based on the classification of the candidate UEs within an overloaded cell. Some handovers are completely avoided; others are made to the macro cell to minimize the frequent handovers. The UMLB-HO aims to minimize the standard deviation with a minimum number of handovers compared to UMLB algorithm.

Finally, the proposed solutions are evaluated using extensive simulations, and a comparison with related works found in the literature is introduced.


identifier: Madwi, Fathi  (2020). Sand-asphalt mix design with available materials for hot and arid environments.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
asphalte
régions chaudes et arides
performance
sable-bitume
LVR
orniérage
module complexe
superpave

abstract:
Specific techniques and methods are described in this thesis in order to adapt Hot Mix Asphalt (HMA) so that desert sand can be used as a fine aggregate. In this way, the HMA can use a freely available local material. Such a locally available material is both accessible and low-cost but introduces the question of processing so that the final road construction is of comparable quality to that which is made using mechanically crushed aggregate. The challenge of this research is to meet the societal needs for low-cost HMA roads, made with readily available desert yet rounded sand, while finding an allowable ratio of natural sand to crushed sand and other fillers thereby ensuring a stable asphalt mix under hot temperatures.

Due to its viscoelastic properties, HMA is greatly affected by temperature variation, rate of loading and other climatic conditions. Hot and arid climates provide the challenge of extreme daytime temperatures, particularly for a black, road surface layer. Climate change is also considered to be worsening this effect, specifically because of hot wind currents further degrading desert sand, reducing its angularity. As such, changes in the climate may challenge conventional empirical methods used to predict pavement distress, resulting in an overestimation of projected pavement life.

Where road infrastructure is aging, pavement condition must be improved to maintain driver safety and comfort; this is a critical issue in hot and arid regions. Starting in the 1970s, it has become more common to rehabilitate road networks than to reconstruct them. For budgetary reasons, the growing costs of virgin aggregate, binders, and other materials have created a demand for more sustainable techniques that allow for the use of recycled or otherwise lower grade materials in HMA. Specifically, a sand-asphalt mix is a promising alternative to HMA, especially for Low Volume Roads (LVRs).

The laboratory investigations conducted in this research use round desert sand obtained from the desert region in the south of Libya. This region is part of the Sahara Desert where temperatures range from 30 to 50 degrees centigrade; there is an abundance of sand but there is no local source of what is typically the standard structural component for roadbuilding: an aggregate of gravel and sand. Currently, such aggregate must be transported from the north of Libya, hundreds of kilometers away. To reduce these costs, preserve good quality aggregates and reduce the transport associated pollution, this study develops techniques to use the sand readily available in the south. Typically, natural desert sand does not satisfy angular and abrasion requirements for use as a pavement material in its untreated state. Nonetheless, after processing, it has been used successfully in a number of road projects in Australia and elsewhere. In standard HMA construction, mechanically crushed sand provides an angular grain that resists compacting because the particles naturally interlock against each other and form a mesh. The problem with naturally occurring sand is that it has a rounded grain. Roads built from this rounded grain sand develop premature rutting because the particles do not interlock with each other. Although an HMA road using only sand as an aggregate will only ever be suitable for LVRs, a better understanding of how to integrate and process the naturally found sand will save a great deal of time and money. Beside the fact that desert sand is freely available, crushed sand is the by-product of the creation of larger aggregate; therefore it is the cheapest form of manufactured aggregate.

In this research, the HMA is mostly used as a surface layer. The tests used in this study are the Marshall, the gyratory compaction, the rutting analyzer, the creep, the Indirect Tensile Strength Modulus (ITSM), and the complex modulus. These tests have been performed on all samples in order to draw relevant statistical conclusions and recommendations.

The results demonstrate that the type of material affects the volumetric properties of the HMA that, in turn, significantly affects the rheological behaviour of the mix. This mix depends on three factors: ratio of desert sand to mechanically crushed sand; choice of bitumen; choice of mineral filler. In this research, the optimal percentage of desert sand has been found to be 33% for all mixes; this is complemented by 63% crushed sand and 4% mineral filler (either limestone or brick powder). These samples were mixed with two different types of bitumen, either Performance Grade 70-10 (PG70-10) or Penetration Binder 60/70 (B60/70). The effect of the bitumen type on the viscoelastic behaviour of the mix was investigated to improve the prediction of the service life of the mix and so was the type of filler (limestone or brick powder).

The most critical test results were the complex modulus analysis, the rutting test, the ITSM, and the creep tests. In the complex modulus test, it was found that the influence of high temperature conditions on the stiffness behaviour of the mix is higher as the number of cycles increases. Regarding the rutting test, the PG70-10 mixture was more resistant to rutting deformation than the B60/70 mix; in the same test, the brick powder mix was more resistant than the limestone mix. The ITSM results indicated that using brick powder as a mineral filler instead of limestone increases the stiffness modulus, performance, and durability of the asphalt surface mix. The creep test showed that the brick powder mixture has less creep than the mixture with limestone powder. This means that the brick powder mix increases the resistance to rutting deformation. The results from this research contribute to a better understanding of the sand-asphalt mix design method based on Superpave techniques.


identifier: Chesnokova, Anna  (2020). Multi-scale assessment of environmental changes impact on subarctic glacierized watersheds hydrology.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
subarctique
changements climatiques
bassins versants glaciaires
hydrologie nordique

abstract:
Subarctic glacierized catchments are complex hydrological systems of paramount importance not only for water resources management but also for various ecosystem services. They are environmentally fragile and exert a high sensitivity to changes in climatic forcing. Several studies indicated the hydrological importance of the non-glacierized portions of these watersheds by illustrating the potential water storage capacity and runoff production of their proglacial areas. However, on a watershed scale, the hydrological role of every single component other than glaciers is not yet well understood. I hypothesized that subarctic proglacial areas play an important role in the glacierized watersheds hydrology and that glacier retreat does not entirely define their hydrological response to climate change. Hence, to accurately project the response of subarctic glacierized catchments to environmental changes, it is necessary to better understand and quantify the contribution of each hydrological component in runoff production.

The primary objective of this project is thus to improve the knowledge necessary to project the impact of environmental changes on the hydrology of subarctic regions by (i) isolating and quantifying the role of shrinking glaciers in recent hydrological changes in the southwestern Yukon as well as estimating future hydrological changes in the region, (ii) disentangling the importance of various hydrological components to the total summer runoff in the headwaters of a subarctic glacierized watershed, and (iii) analyzing the genesis of icings to obtain new insights into the generation of winter baseflow and winter hydrological processes in the headwaters of subarctic glacierized watersheds of different complexity. To achieve these objectives, three summer field campaigns in a glacierized watershed of the St. Elias Mountains, Yukon, Canada, were conducted. The data collected were complemented with laboratory activities, statistical analyses, and remote sensing. Due to the high hydrological complexity met in such environments, a multi-technique approach based on the use of natural tracers, hydro-meteorological monitoring and time lapse imagery was applied in the field site to understand hydrological processes within the proglacial areas.

This project confirms that glacier retreat, even if shown to be of primary importance, cannot explain all the hydrological changes in the study region. Whereas increases in yearly and ablation season discharge, decreases in flow variability and changes in ablation season start are characteristics of watersheds with a dominant glacier runoff, increase in winter discharge magnitude and shifts in its timing were observed in all the watersheds independently on their hydrological regime. In the headwaters of a watershed which passed peak water, this project also illustrates the hydrological role of subarctic proglacial field on a watershed scale. In particular, the findings demonstrate that hydrological components such as talus slope tributaries and, possibly, runoff from areas with buried ice contribute significantly to runoff production. It was also found that the contributing sources of the ablation season seem to be active in winter as well, hence highlighting the importance of the proglacial field for the hydrology of the headwaters during both seasons.

The results of this project propose that, to understand the hydrological changes taking place in subarctic mountainous environments, more attention should be given to the headwaters of glacierized watersheds without focusing only on glaciers’ contribution. Instead, future research should focus on identifying the role of specific hydrological features and components, such as areas with buried ice and talus slopes, on a watershed scale. Finally, it demonstrates the importance of working towards incorporating the important hydrological components identified in this study in conceptual and numerical hydrological models.


identifier: Tran, Nguyen Dat  (2020). Évaluation numérique de la fusion lombaire utilisant des cages solides et poreuses.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
colonne vertébrale
fusion lombaire
cage intervertébrale
Ti6Al4V
porosité
modèle d’éléments finis

abstract:
La fusion des vertèbres demeure le traitement « gold standard » pour les patients atteints de discopathie dégénérative au niveau lombaire. Les douleurs engendrées par cette pathologie se localisent majoritairement dans la région lombaire, mais peuvent aussi migrer vers les jambes du patient. La fusion lombaire implique alors l’utilisation d’une greffe osseuse, d’une cage intervertébrale et d’une instrumentation postérieure dans le but de fusionner les vertèbres supérieure et inférieure au disque dégénéré. La greffe favorise le remodelage osseux tandis que la cage et l’instrumentation stabilisent le segment vertébral traité en limitant son amplitude de mouvement. Des matériaux conventionnels tels que l’alliage de titane (Ti6Al4V) ou le polyétheréthercétone (PEEK) sont utilisés pour fabriquer la cage intervertébrale. Or, ces matériaux, étant typiquement solides, sont largement plus rigides que les structures osseuses. Une différence accrue de rigidité entre l’implant et l’os perturbe la distribution des contraintes et cela peut se manifester par une perte de matière osseuse, causée par le stress-shielding.

De cette problématique naît l’intérêt des matériaux poreux, dont la conception est rendue possible à l’aide de la fabrication additive. En ce qui concerne la fusion lombaire, les avantages apportés par les structures poreuses sont d’une part, une cage ayant un plus faible module de Young et, d’autre part, une ostéointégration améliorée par l’entremise d’un réseau de pores. Dans ce travail, l’objectif principal est d’évaluer l’effet des cages solides et poreuses sur le segment lombaire de la colonne vertébrale en employant les méthodes par éléments finis. Un modèle intact du segment L3-L5 est d’abord développé pour simuler le comportement biomécanique de la colonne vertébrale. L’instrumentation du modèle intact est ensuite simulée au niveau L4/L5 en retirant le disque intervertébral et en insérant la greffe, la cage et les fixations postérieures. Afin d’introduire la porosité dans les cages, on réduit leur module de Young étant donné qu’une porosité élevée se traduit par une rigidité moindre. Les modèles intact et instrumentés sont évalués selon les paramètres suivants : ROM, pression intradiscale, forces aux facettes et distribution des contraintes.

Les résultats obtenus valident dans un premier temps le modèle intact du segment L3-L5 en termes de ROM et de pression intradiscale. Dans un deuxième temps, ils permettent de constater l’effet de la cage intervertébrale, de sa porosité et de la fusion osseuse sur le segment L3-L5.
Notamment, la fusion lombaire diminue significativement l’amplitude de mouvement du segment lombaire, ce qui augmente la stabilité de ce dernier. De plus, la porosité tend à améliorer la distribution des contraintes à travers le segment lombaire, sans toutefois influencer sa stabilité.


identifier: Paramassivam, Nadia  (2020). Integration of finite element analysis for lifing in a design and analysis platform for gas turbines.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
automatisation
intégration
analyse par éléments finis
basic design data
gain de temps

abstract:
Gas turbine design is a multifaceted process that requires designing many disciplines as aerothermal, performance, Secondary Air System (SAS), Finite Element Analysis (FEA) and lifing. Working in multi-expertise fields requires non-value-added tasks such as data transmission between software or data management but also tedious tasks among pre-processing, processing and post-processing especially repetitive and similar which requires valuable time. The objective of the Design and Analysis (D&A) platform is to regroup all disciplines using multiple gas turbine software and integrated them into a Multidisciplinary Design Optimization (MDO) context through automation.

This thesis presents the integration of Finite Element Analysis (FEA) tool for lifing into a Design and Analysis (D&A) platform. An automated tool has been deployed integrating finite element software used at Siemens, SC03, that solves the structural, thermal and thermo-mechanical gas turbine model. This platform is designed and tested for Mechanical Integrity (MI) and Whole Engine Thermal Modelling (WETM) engineers. Both need different data from the FEA, so a workflow has been created that allows the user to pre-process, process and postprocess FEA. Implementation of this workflow was made possible with this platform thanks to automation.

The tool created in the digital platform includes the analysis automation for the whole engine thermal model (WETM). The user can generate a huge amount of inputs of engine cycle definition, namely the Basic Design Data (BDD) and the results of numerical simulation analyses namely the Finite Element Model (FEM), for different engines configurations. After the analysis is done, a step of extraction of values will occur to facilitate the post-processing. For that, a user interface is displayed, and stakeholders can choose the quantities needed such as displacements, stresses, temperatures. This multidisciplinary application and platform aim to reduce design cycle time and cost while at the same time improving design process quality and robustness.


identifier: Martin, Salomé  (2020). Optimisation du carénage d’aube de turbine intégré dans la phase de conception préliminaire.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
carénage de pale
optimisation
conception préliminaire
écoulement de fuite

abstract:
Le carénage d’aube de turbine permet d’augmenter l’efficacité aérodynamique du rotor en réduisant l’écoulement de fuite en extrémité de pale. Plus le carénage est grand, entre le bord d’attaque et le bord de fuite, plus l’écoulement est affaibli, mais plus les contraintes mécaniques sont importantes. Surtout deux contraintes sont impactées : la concentration de contrainte dans le rayon de raccordement entre le carénage et la pale et la contrainte sur la surface supérieure de la pale due à la masse du carénage en rotation. Pour réduire cette première contrainte il est possible d’augmenter la valeur du rayon, cependant cela augmente la masse en extrémité de pale et donc la contrainte associée.

Dans ce contexte, ce travail de maîtrise a permis de développer une méthode permettant d’évaluer rapidement un point optimal, pour les valeurs de la taille du carénage et du rayon, respectant les contraintes associées, et ce pour tout modèle de rotor ayant une pale carénée. Cette méthode est adaptée au cadre de développement, c’est-à-dire à l’environnement du logiciel d’automatisation de conception préliminaire implémenté chez Pratt & Whitney Canada.

Le processus est le suivant : à partir d’une géométrie de rotor l’algorithme effectue plusieurs analyses mécaniques dans CATIA, ce qui permet de réaliser des interpolations et de déterminer l’espace des ensembles admissibles pour enfin extraire le point correspondant à la taille de carénage la plus grande. Les simulations reposent sur une géométrie de rotor allégée : l’aube et son carénage. Les résultats de ces simulations ont été comparés aux résultats obtenus avec la procédure usuelle : les écarts relatifs ne dépassent pas 4%, ce qui est satisfaisant pour la phase de conception préliminaire. De plus le gain de temps est considérable : 10 minutes pour le processus habituel contre 1 minute pour les simulations allégées.

Le procédé développé montre qu’un dimensionnement local et ciblé, limitant ainsi le nombre de paramètres et de contraintes, répond rapidement et précisément au problème. Toutefois le choix des paramètres variables est crucial, d’où l’importance de l’étude de l’influence des paramètres présentée dans ce mémoire. Cette méthode d’optimisation contribue à la phase de conception préliminaire du carénage pour réduire le temps de conception et gagner en précision tout en assurant la robustesse du procédé.


identifier: Main de Boissière, Alban  (2020). Détection de comportements et d’événements potentiellement mortels dans les prisons à partir d’analyse de vidéos par intelligence artificielle.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
apprentissage profond
détection d’activités
infrarouge
reconnaissance anticipée
reconnaissance d’activités
squelette
vision par ordinateur

abstract:
Le suicide est un phénomène complexe. Selon l’Organisation Mondiale de la Santé (WHO), une personne se donne la mort toutes les 40 secondes, soit 800 000 personnes par an. L’acte est d’autant plus fréquent dans les prisons. Les méthodes d’automutilation les plus fréquentes sont la pendaison, majoritaire, et le sectionnement.

Si détectées suffisamment tôt, les tentatives de suicide peuvent mener à une hospitalisation  rapide et à une survie probable. La télévision en circuit fermé est une solution, mais, lorsqu’un agent a plusieurs caméras à surveiller, il perd 95% de sa capacité d’attention en une vingtaine de minutes. La vidéosurveillance humaine soulève également des questionnements d’éthique. Ce mémoire s’inscrit dans une volonté d’automatiser la surveillance en détectant les comportements dangereux. Aucune reconnaissance faciale ou d’identité n’est effectuée, aucun enregistrement.

Nous proposons une méthode de reconnaissance d’activités humaines par intelligence artificielle. Les caméras rouge-vert-bleu + profondeur (RGB+D), comme la Kinect de Microsoft, sont des outils intéressants pour la reconnaissance d’activités. Celles-ci proposent différents flux de données : vidéo rouge-vert-bleu (RGB), infrarouge, nuage de points et représentation dans une espace à trois dimensions (3D) des articulations du squelette humain. Les images RGB ne sont pas adaptées à un contexte de sécurité, car elles ne fournissent aucune information dans le noir. Le squelette est une représentation intéressante de par sa faible dimensionnalité et son insensibilité au décor environnant, mais s’avère peu discriminant pour des actions fines impliquant des objets. Or, les tentatives de suicide impliquent l’utilisation d’objets. Nos travaux montrent que l’infrarouge est une alternative puissante qui fonctionne dans le noir.

Une architecture profonde est proposée, combinant infrarouge et articulations 3D. Deux modules indépendants extraient des caractéristiques propres à chaque flux. Un troisième et dernier module étudie les caractéristiques conjointement et propose une classification finale. L’architecture développée obtient des résultats dignes de l’état de l’art sur la plus grande base de données RGB+D publique, NTU RGB+D, de reconnaissance d’activités humaines à ce jour.

Ces résultats sont ensuite transférés d’un contexte offline à un réseau de reconnaissance anticipée online. Le nouveau réseau peut être utilisé pour de la détection d’activités online, qui réplique un scénario temps réel, en ajoutant un module de proposition de segments temporels. À nouveau, nous obtenons des résultats dignes de l’état de l’art sur NTU RGB+D et PKU-MMD, deux bases de données de référence.


identifier: Jacquier, Pierre  (2020). Deep learning methods for high-dimensional fluid dynamics problems : application to flood modeling with uncertainty quantification.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
quantification de l’incertitude
apprentissage approfondi
POD espace-temps
modélisation des inondations

abstract:
While impressive results have been achieved in the well-known fields where Deep Learning allowed for breakthroughs such as computer vision, its impact on different older areas is still vastly unexplored. In Computational Fluid Dynamics and especially in Flood Modeling, many phenomena are very high-dimensional, and predictions require the use of numerical simulations, which can be, while very robust and tested, computationally heavy and may not prove useful in the context of real-time predictions. This issue led to various attempts at developing Reduced-Order Modeling techniques, both intrusive and non-intrusive. One recent relevant addition is a combination of Proper Orthogonal Decomposition with Deep Neural Networks (POD-NN). Yet, to our knowledge, little has been performed in implementing uncertainty-aware regression tools in the example of the POD-NN framework.

In this work, we aim at comparing different novel methods addressing uncertainty quantification in Neural Networks, pushing forward the POD-NN concept with Deep Ensembles and Bayesian Neural Networks, which we first test on benchmark problems, and then apply to a real-life application: flooding predictions in the Mille-Iles river in Laval, QC, Canada. Building a non-intrusive surrogate model, able to know when it doesn’t know, is still an open research area as far as neural networks are concerned.


identifier: Gourd Pelletier, Kim  (2020). Calcul de charge de chauffage et de refroidissement en contexte BIM : comparaison de trois outils.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: contexte BIM

subject: OpenStudio

subject: Revit

subject: RTS

subject: tableur adapté de la méthode CLTD/SCL/CLF

abstract:
Le calcul de charge de chauffage et de refroidissement est souvent réalisé indépendamment du processus de conception BIM, c’est-à-dire que l’information disponible ou pouvant être disponible dans le modèle numérique n’est pas utilisée comme source de données. L’objectif principal de ce projet de recherche est d’identifier les possibilités d’arrimage du calcul de charge au processus de conception BIM. Pour ce faire, une comparaison de trois outils de calcul, utilisés en contexte BIM, est effectuée selon trois aspects, soit les résultats du calcul de charge, la convivialité et la gestion de l’information ainsi que la capacité à échanger de l’information avec le modèle numérique de la plateforme BIM. Pour ce projet, la plateforme BIM est Revit d’Autodesk et les outils sont OpenStudio, qui utilise le moteur de calcul EnergyPlus, l’outil de calcul de charge intégré à Revit et un tableur adapté à la méthode de calcul de charge Cooling Load Temperature Difference/Solar Cooling Load/Cooling Load Factor (CLTD/SCL/CLF) de l’ASHRAE.

L’approche de réalisation du calcul de charge en contexte BIM est spécifique à chaque outil. Les requis d’information du calcul de charge contenus dans la plateforme BIM sont partagés avec les outils de calcul, soit à l’aide du fichier d’échange gbXML pour OpenStudio, par liens directs pour l’outil de calcul de charge intégré à Revit et à l’aide de l’outil de programmation visuel Dynamo d’Autodesk pour le tableur.

Les résultats de la comparaison des outils de calcul utilisés en contexte BIM permettent de déterminer que :

- OpenStudio, qui utilise le moteur de calcul EnergyPlus, permet un calcul de charge détaillé et flexible. Il permet aussi une gestion de l’information supérieure.
- Revit, qui utilise la méthode de calcul de charge Radiant Time Series (RTS), est l’outil le plus convivial et permet un échange d’information optimal avec la plateforme BIM dû à l’utilisation de liens directs.
- La flexibilité du tableur, tant pour le calcul de charge que pour l’échange d’information avec la plateforme BIM, est un de ses atouts.

De par la comparaison des outils, il est démontré que la réalisation du calcul de charge de chauffage et de refroidissement en contexte BIM est possible avec les trois outils. Les outils obtiennent des résultats comparables et permettent l’échange d’information avec la plateforme BIM. L’utilisation du calcul de charge en contexte BIM offre donc des avantages pour l’industrie variant selon l’outil utilisé.


identifier: Lamalle, Thomas  (2020). Commande d’un convertisseur DC/AC basé sur un générateur synchrone virtuel.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
VSG
inertie virtuelle
stabilité en fréquence
commande onduleur
inertie dynamique

abstract: En réponse aux changements climatiques, de nouvelles unités de production émergent. Les générateurs synchrones, autrefois majoritaires, prennent place aux côtés de sources d’énergie renouvelable intermittentes, comme les panneaux photovoltaïques et les éoliennes. Ces nouvelles sources d’énergie sont connectées au réseau par des convertisseurs électroniques, qui ne possèdent pas de masse en rotation. De ce fait, l’inertie globale du réseau diminue, ce qui peut créer des instabilités voire des déconnexions massives de charges. Des études ont proposé des technologies de commande d’onduleur afin de pallier ce défaut. L’objectif de ce mémoire est de simuler et d’évaluer un modèle de générateur synchrone virtuel (VSG), dont le but est l’ajout d’inertie artificielle. Une amélioration de la commande incluant une inertie dynamique est proposée. Cette étude cherche aussi à mesurer à quel point cette technologie est fonctionnelle et quelles sont ses limites. Après avoir passé en revue la littérature à ce sujet, un modèle de VSG a été simulé et testé, à l’aide du logiciel Matlab/Simulink. Ce modèle a aussi été connecté en parallèle avec un générateur synchrone pour étudier son fonctionnement dans un réseau. De plus, ce système a été comparé à deux machines synchrones en parallèle et à une commande plus simple d’onduleur. D’autre part, l’influence de différents paramètres du modèle a aussi été étudiée. Les résultats montrent que la commande d’un onduleur par VSG permet de lisser la courbe de fréquence et de réduire son taux de variations. Enfin, une amélioration de la commande permet de prendre en compte le taux de variation de la fréquence et l’état de charge de la batterie dans la consigne du moment d’inertie. Pour de futures recherches, des essais réels seront nécessaires. La possibilité d’une coordination d’une commande VSG et d’une commande MPPT serait aussi pertinente.


identifier: Gingras, Bryan  (2020). Development of spectrum sensing cooperation and fusion strategies for tactical heterogeneous networks in mobile environments.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
détection collaborative du spectre
fusion de données
détection de brouilleurs
communications tactiques
réseaux ad hoc
communications sans fil

abstract:
Spectrum sensing in tactical wireless networks that are under attack by jammers is an important consideration to ensure the safety and effectiveness of deployed military personnel. It is necessary for members of these networks to be aware of which channels in the spectrum are compromised and which are safe to use for data transmission. Wireless transmitters that compose these networks can accomplish this by sensing the energy level on different channels in order to determine if there are jammers active on these channels. They can then share this information with their peers in order to collaboratively identify and avoid jammers. Several solutions based on reinforcement learning exist that allow wireless transmitters to devise a transmission Policy based on their observations of the jammers’ activity, but these solutions often falter when the behaviour of a jammer is random, thereby preventing reinforcement learning algorithms from learning and anticipating their behaviour.

In this thesis, we first discuss collaborative spectrum sensing and the theory behind cognitive radios, jamming, and anti-jamming. Next, we detail the system model used to represent the multi-agent anti-jamming problem. We then introduce a collaborative pseudo-random channel selection algorithm and a data collaboration and fusion scheme based on super-decision vectors in order to improve awareness of spectrum utilization across the network. Simulation results show that this solution leads to higher rates of detected jammers as well as an increase in the number of transmissions occurring on unjammed channels.


identifier: Souilah, Mondher  (2020). Optimisation de l’allocation des tolérances pour les gabarits d’usinage.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: gabarit d’usinage

subject: tolérancement géométrique et dimensionnel

subject: usinage

subject: analyse et synthèse des tolérances

abstract:
Ce mémoire présente le travail réalisé sous une thématique rattachée à un projet de recherche dans un milieu industriel, CRIAQ MANU-1707_TRL4+ intitulé ‘Création de stratégies démonstratrices de conception et de fabrication hybrides pour l’outillage aérospatial’. L’objectif du projet est la réduction des coûts de conception et de fabrication des gabarits d’usinage des composants aéronautiques. Dans ce projet, plusieurs thématiques sont abordées par les différentes équipes de recherche participantes. Ainsi, les procédures de conception, les matériaux employés et la manière de fabriquer l’outillage aérospatial sont étudiés. Plus spécifiquement, dans le cadre de la thématique rattachée à la conception, l’optimisation de l’allocation des tolérances des gabarits d’usinage est un enjeux économique important. Par conséquent, le développement d’un outil permettant de synthétiser et d’optimiser l’allocation des tolérances pour les gabarits présentera un avantage décisif lors de la conception de ces derniers. C’est précisément le sujet du présent mémoire.

Un modèle qui permettra aux concepteurs d’estimer, en amont du processus manufacturier, les erreurs géométriques des éléments à usiner en tenant compte des effets des variations dimensionnelles et géométriques des éléments de localisation du gabarit d’usinage est présenté. Dans ce modèle, on incorpore, en plus des erreurs propres au gabarit, deux autres sources d’erreurs : les défauts géométriques de l’élément géométrique (Feature) du composant qui est en contact avec le gabarit et les erreurs géométriques de l’outil qui sera employée lors de l’usinage. Le travail est basé sur la théorie du torseur des petits déplacements et sur le concept de calcul des variations géométriques selon les normes ASME Y14.5-2018 et ASME Y14.5.1M-1994. Le modèle est validé sur plusieurs études de cas fournies par le partenaire industriel du projet. La solution finale est livrée sous forme d’une application GUI (Graphical User Interface) facilitant l’utilisation de la solution proposée.


identifier: Abdelkefi, Mohamed Amine  (2020). Étude de la conversion thermoélectrique indirecte : application aux amplificateurs de puissance.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
gestion thermique
amplificateur de puissance
écoénergétique
générateur piézoélectrique
refroidissement

abstract: La gestion thermique des composants électroniques télématiques est un souci majeur. Certains systèmes tels que les amplificateurs de puissance (AP) possèdent des pertes thermiques assez importantes qui nuisent au bon fonctionnement des circuits et pèsent sur la facture énergétique. De ce fait, assurer le refroidissement des circuits et apporter des solutions écoénergétiques est primordial. L’objectif de ce mémoire est de concevoir une structure écoresponsable permettant la récupération de la chaleur perdue des AP tout en maintenant une température de fonctionnement adéquate. Notre système tend à transformer la puissance perdue des AP en électricité en se basant sur les propriétés des matériaux piézoélectriques. Pour ce faire, nous concevons une géométrie adaptée à de faibles niveaux de puissance. Elle permet une conversion thermomécanique nécessaire pour solliciter le matériau piézoélectrique. Ensuite, nous développons un modèle analytique de la structure. Nous implémentons ce modèle sur Matlab, d’une part, pour le dimensionnement du système suite à une étude de matériaux préalable et, d’autre part, pour simuler la réponse du générateur piézoélectrique. Suite à la définition complète du récupérateur, nous réalisons une simulation multiphysique avec COMSOL Multiphysic. Cette simulation vérifie la robustesse du modèle analytique et modélise, avec plus de précision, les interactions entre les phénomènes thermiques, mécaniques et piézoélectriques. Étant donné les ressemblances des résultats des deux méthodes de simulations, nous fabriquons un prototype expérimental et nous analysons les mesures obtenues. Le générateur conçu est une structure innovante pour la récupération de la chaleur. Il permet d’utiliser un matériau piézoélectrique en mode de couplage 33 peu étudié en littérature. De plus, il est adapté pour un fonctionnement en faibles puissances. La réponse du système est prometteuse. Le rendement théorique s’élève à 4.48% pour une puissance dissipée de 3W. En outre, la structure assure également le refroidissement du circuit en maintenant un niveau de température aux alentours de 45°C. Par ailleurs, les mesures expérimentales reproduisent l’allure de la réponse simulée.


identifier: Lunel, Tanguy  (2020). A flexible, genuine software for the simulation and sizing of photovoltaic pumping systems.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: modélisation dimensionnement pompage photovoltaïque logiciel

abstract:
There are few resources as precious to life as water. However, even today, many people around the world still lack decent access to it. One of the reasons for this is the remoteness of these populations from modern water collection and distribution technologies, often coupled with an unfavourable socio-economic situation. Photovoltaic pumping technology makes it possible to respond both to this problem and to the criteria of sustainable development. This technology makes it possible to pump water without emitting greenhouse gases even when located at a remote distance from an electrical grid. However, the associated initial investment and the intermittency of the system can be major obstacles to the development of this technology. Several researchers have already worked on these systems, proposing numerous forecasting models that allow better prediction of the volume of water pumped based on input data. However, links between the academic research are lacking, and it remains difficult to know which models and strategies are best suited to improving forecasts and reducing costs.

The work carried out here implements a software approach in order to synthesize existing research and facilitate photovoltaic pumping system sizing for domestic consumption. It mainly consists of an aggregation of models found in the literature within a free, flexible and well-documented software solution. This software is coded in the Python programming language and provides the user with useful tools for the modeling and sizing of such pumping systems.

Using this software, several comparative studies are carried out to evaluate the quality of pump models, the influence of weather files and the viability of direct coupling. The results obtained highlight the pump models to be used preferentially, as well as the variability in pumped water output coming from the use of typical weather files such as TMY, CWEC and IWEC standards. It is also shown that systems with a pump directly coupled to the photovoltaic array, without the intermediary of MPPT converter, are the most cost-efficient option if the pump input characteristics match well with the photovoltaic modules. Otherwise the option of coupling via MPPT results in more cost-efficient systems on average.

The proposed software leaves room for further development. The continuation of this work consists primarily in validating the predictive power of the software through experimental results, after which new models could be implemented to improve the support of pumping systems for agriculture, for example.


identifier: Fortin, Jonathan  (2020). Contrôle de la marche du robot bipède NAO utilisant le mode glissant avec retard pour l'estimation de la position.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: robot Nao contrôle marche cinématique

abstract: Aujourd’hui dans le monde de la robotique, faire marcher un robot bipède dans un environnement dynamique est un défi d’envergure. Les principales raisons sont la complexité des modèles mathématiques, le cout des calculs qui est difficile pour la machine et les différents planchers sur lesquels le robot marche. Le robot a souvent de la difficulté à s’adapter à des changements dans son environnement. Le robot choisi pour cette recherche est le robot Nao d’Aldébaran. Pour simplifier le modèle mathématique du robot, nous avons cherché à linéariser le modèle complexe, cela va contribuer à l’utilisation d’une méthode nommée « le pendule inversé » pour améliorer la stabilisation du Nao. Au départ, nous utiliserons une méthode de marche fournie par une autre université. Cette méthode simple mais efficace offre une bonne stabilité à une vitesse qui est plus rapide que la vitesse de base fournie par le manufacturier. La méthode proposée permet de renforcir la stabilité, mais également d’améliorer la vitesse de marche du Nao malgré son petit processeur.


identifier: Hachimi, Marouane  (2020). Détection intelligente de brouillage dans les réseaux 5G.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
réseaux d’accès radio de nuage
5G
attaques par rouillage
système de détection d’intrusion
apprentissage profond
apprentissage supervisé
WSN-DS

abstract: Dans les réseaux 5G, le réseau d’accès radio de nuage (C-RAN), également appelé réseau d’accès radio centralisé, est considéré comme une architecture future prometteuse en termes de minimisation de la consommation d’énergie et d’allocation efficace des ressources. Il fournit des infrastructures de nuage en temps réel, une radio coopérative et un traitement centralisé des données. Récemment, étant donné leur vulnérabilité aux attaques malveillantes, la sécurité des réseaux C-RAN a attiré une attention considérable. Parmi les diverses techniques de détection d’intrusion basées sur les anomalies, la plus prometteuse est la détection d’intrusion basée sur l’apprentissage machine (ML-IDS) car elle apprend avec moins d’interventions humaines. Dans ce sens, de nombreuses solutions ont été proposées qui soit elles ne sont pas très précises en termes de classification d’attaques, soit elles n’offrent qu’une seule couche de détection d’attaques. Ce mémoire se concentre sur le déploiement d’un système de détection d’intrusion (IDS) à plusieurs niveaux dans l’architecture C-RAN basé sur l’apprentissage profond qui peut détecter et classer plusieurs types d’attaques de brouillage : brouillage constant, brouillage aléatoire, brouillage trompeur, et brouillage réactif. Ce déploiement assure une sécurité accrue en minimisant les faux négatifs dans la classification. L’évaluation expérimentale de la solution proposée est réalisée sur les données WSN-DS (Wireless Sensor Networks DataSet), qui est un ensemble de données de réseau sans fil dédié à la détection des intrusions. La précision de la classification finale d’attaques est de 94,51% avec un taux de faux négatifs de 7,84%.


identifier: Maketa Lutete, Thomas  (2020). Trusted remittance services in decentralized ledger technology using a three-layered stack : a proposed model.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
envoi de fonds
chaîne de blocs
Ethéréum
technologie de registres décentralisée

abstract:
Remittance is a global service used to transfer money to family and friends. Throughout the world, many companies offer remittance services to families who depend on them for their livelihood. Regrettably, there is an aspect of the remittance transaction that is not adequately addressed in the current remittance model. A majority of remittance transactions are initiated with the clear intention that the receiver will acquire a service, for example, pay for school fees, medical procedures or groceries. Unfortunately, the current model stops managing the remittance transaction when the beneficiary collects the money and does not ensure that the remittance is correctly used to acquire the intended service. This research addresses this limitation in proposing a model of remittance that considers all the steps necessary to ensure that the remittance transaction concurs with the intention of the expeditor: sending the money, acquiring a service and paying for a service or returning the money in the case that the service is not provided. In this model, the amount transferred through remittance will only be used for its intended purpose as expected by the remittance’s expeditor; otherwise, the expeditor of the remittance gets the money back.

This type of remittance of service is called a trusted remittance of service (TRS) compared with the legacy remittance of money that stops with the collection of the money by the beneficiary. After conducting an in-depth analysis of the current limitations of the remittance of money in the city of Kinshasa, in the Democratic Republic of Congo, as an example, this thesis proposes a generic model for TRS. The proposed 3-layered stack model includes the logical (business requirements) and technological requirements needed to safely conduct a trusted remittance of service. This proposed model, independent of any technology, allows for better design and implementation of not only trusted remittance of service transactions, but also of other business transactions that behave similarly.

The validation steps of the proposed 3-layered stack model showed that the emerging distributed ledger technology (DLT) and blockchain technologies reduce the development time needed to develop a prototype. By design, DLT provides the foundational layer of the 3-layered stack model, which is the layer that verifies and further guarantees the security and authentication of the remittance actors and their respective transaction.

This thesis presents all the steps leading to the experimentation of a working prototype based on the proposed 3-layered stack model. The research results concluded that indeed, the 3-layered stack model can be implemented using Ethereum blockchain technology to show the potential of the TRS model proposed. However, it also showed that when using this technology as the foundational layer for implementing the 3-layered stack, additional elements inherent to this technology, such as the notion of gas or a penalty for running code in the Ethereum Virtual Machine, have to be considered in order to provide end users with a financially seamless experience similar to those they can expect from the current remittance methods of money providers.


identifier: Mkaouar, Ahmed  (2020). Évaluation numérique du transfert thermique sur le rotor Caradonna et Tung.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
rotor
Cardonna et Tung
transfert de chaleur
non stationnaire
vol d’avance

abstract:
Les réglementations aériennes interdisent aux aéronefs de voler avec des surfaces contaminées par le givre. L’accrétion de la glace sur les surfaces aérodynamiques altère la performance de ces derniers. L’hélicoptère est menacé par le givrage en vol vu qu’il opère à basse altitude où les conditions météorologiques sont plus favorables à l’accrétion de glace. Les hélicoptères équipés de systèmes d’antigivrage utilisent la chaleur pour faire fondre la glace formée sur les surfaces d’accrétion potentielles, à savoir les pales. Une évaluation du transfert thermique sur les pales est nécessaire à la conception des systèmes d’antigivrage.

La simulation numérique de l’écoulement d’air autour du rotor d’hélicoptère demeure un des problèmes aérodynamiques complexes vu la nature rotative de l’écoulement et la géométrie de l’hélicoptère. La mécanique des fluides numérique, CFD, est un outil performant qui permet d’effectuer ce genre de simulation. Des études par CFD ont permis de modéliser l’écoulement d’air induit par la rotation des pales. Mais il n’existe pas dans la littérature d’étude de transfert thermique sur les pales du rotor. Ce mémoire vise à évaluer le transfert thermique sur les pales d’un rotor d’hélicoptère avec des simulations CFD.

La modélisation numérique d’un écoulement de fluide se base sur la résolution d’un certain nombre d’équations. Les équations de Navier-Stokes sont résolues en mode non stationnaire. Le modèle de Spalart-Allmaras est utilisé pour modéliser les turbulences induites par la rotation des pales. La technique « Sliding Mesh » est exploitée afin de modéliser la rotation des pales. Le rotor étudié est celui proposé par Caradonna et Tung. Il est composé par deux pales rectangulaires. Le maillage est multizone. Il est composé par une zone statique modélisant le domaine physique et une zone dynamique contenant les pales du rotor. Cette technique permet de modéliser le rotor en vol stationnaire et vol d’avance. Le logiciel de simulation numérique est le code SU2.

La simulation numérique avec SU2 du rotor Caradonna et Tung a réussi à déterminer la distribution du coefficient de pression sur les pales du rotor en vol stationnaire. Une comparaison avec la littérature a permis de valider l’écoulement. Les ondes de chocs formées sur les pales sont bien captées et leurs positions sont conformes à la littérature. Après, le travail a continué avec le flux de chaleur sur les pales. Le nombre de Frossling est utilisé pour évaluer le transfert thermique. En vol stationnaire, le transfert thermique varie selon la position d’envergure. Il est plus grand sur les extrémités des pales que sur l’emplanture. Pour le même flux de chaleur imposé, le refroidissement à l’extrémité est plus grand qu’à l’emplanture. La glace s’accumule donc plus à l’extrémité de la pale. Ensuite, le rotor était simulé en vol d’avance. Le nombre de Frossling varie selon l’angle d’azimut en vol d’avance. À la même position d’envergure, une pale avançante est caractérisée par un transfert thermique supérieur à celui d’une pale reculante. Vu la grande vitesse de rotation des pales la variation du nombre de Frossling selon la position d’envergure est plus importante.


identifier: Communier, David  (2020). Design and wind tunnel testing of a new concept of wing morphing camber system.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
tests en soufflerie
aile déformable
déformation du bord de fuite
déformation du bord d’attaque

abstract: This thesis presents the design and manufacturing of a new morphing wing system realized at the Laboratory of Research in Active Controls, Avionics and AeroServoElasticity (LARCASE). This morphing wing system can morph the camber of the wing by modifying its trailing and leading edges. To allow this modification, slots were made in the ribs of the wing, which made them flexible according to the theory of compliant mechanism. The structural strength of the wing was studied with the Finite Element Analysis (FEA) module of Catia V5 software by considering a pressure distribution on the wing surface. The aerodynamic performance of the morphing system was analyzed with the Computational Fluid Dynamics (CFD) module in Ansys-Fluent. The functionality of the morphing system was verified by static tests in the workshop, then by dynamic tests using the LARCASE Price-Paidoussis subsonic wind tunnel. The results obtained from the wind tunnel tests have show that the morphing wing system made it possible to maintain control of the aircraft while reducing its drag. The morphing system made it possible to keep constant the mass of the wing, and it did not require excessive power consumption. Thus, the design for a wing deformation system presented in this thesis is a good option to allow the manufacturing of morphing wings for the aircraft to improve its aerodynamic performance. This design allowed us to reduce fuel consumption, increase the maximum flight time or increase the payload of the aircraft.


identifier: Sharma, Smarjeet  (2020). Introducing positive envelope feedback – a new method for linearity improvement in radio frequency integrated circuit power amplifiers.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: polarisation dynamique

subject: efficacité

subject: auto-calibration intégrée

subject: linéarité

subject: signaux multi-tons

subject: enveloppe de signaux modulés

subject: rétroaction positive de l'enveloppe

subject: amplificateurs de puissance radiofréquences

subject: circuits intégrés radiofréquences

subject: représentation non-linéaire à trois ports

abstract:
In the first part of this doctoral thesis, the author introduces Positive Envelope Feedback in Radio Frequency Integrated Circuit (RFIC) Power Amplifiers (PAs) - a new method for improving the PA’s linearity-efficiency trade-off and based on a signal flow directly from the PA output, through a single envelope detector, to its bias input. The proposed technique requires minimum additional circuit area, consumes negligible additional current, does not suffer from bandwidth limitations and does not degrade PA noise performances. The inherent simplicity of positive envelope feedback enables its incorporation into existing PA architectures with minimum re-design, as well as its use in conjunction with other circuit techniques aimed at PA performance enhancement. The theory, design and implementation of positive envelope feedback are described in detail while underscoring the various design conditions that must be taken into consideration to ensure PA performance improvement through the proposed technique. Its implementation is highlighted with the help of multiple PA designs, using results obtained through simulation as well as experiments on fabricated designs. Measurements on one experimental Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) Silicon-on-Insulator (SOI) PA design using positive envelope feedback show an increase of 1.7dB in the PA’s 1dB gain compression point (P1dB) and an output third-order intermodulation distortion (IMD3) improvement of up to ~3.44dB while requiring only an equivalent ~5% increase in chip area and 1.2% increase in quiescent current consumption. Simulations on a modified version of this PA design demonstrate an IMD3 improvement of up to 3.5dB and Adjacent Channel Power Ratio (ACPR) improvement of up to 6dB thanks to the use of positive envelope feedback with larger signal bandwidths, and at output power levels where the open-loop PA is under significant gain compression.

In the second part of this thesis, the author develops the analytical foundations of a novel multi-port PA representation based on distinct sets of nonlinear complex polynomials that describe a combiner, a nonlinear baseband-to-RF converter and a nonlinear RF amplifying function, for the processing of the PA’s input modulated RF signal and any envelope-dependent dynamic biasing signal. The proposed representation is shown to allow an accurate prediction of the PA’s output distortion components as a function of an input RF multi-tone excitation and a multi-tone envelope-dependent biasing signal. This novel representation of a PA’s nonlinearities renders possible closed-form analytical formulations to describe a three-port PA system, and allows determining the adjustments necessary in the dynamic biasing signal and circuitry for PA linearity improvement under multi-tone as well as modulated excitation signals. It is intended for a context introduced for the first time in the author’s research work and envisioned as promising for current and future mobile communication equipment – the automatic optimization of linearity performance in RFIC PAs that employ envelope-dependent dynamic biasing, through embedded self-calibration functions implemented within the transmitter front-ends of mobile equipment. The proposed representation allows the optimization of the PA’s envelope-dependent dynamic biasing for linearity improvement from one mobile unit to another through embedded self-calibration, starting from quasi-static measurements alone of the PA’s input and output power, in contrast to more complex training sequences that are required for high-order Volterra-based and other PA representations. The applicability of the proposed representation is highlighted through simulation and benchmarking against experimental results, demonstrating accurate characterization of PA performances under different dynamic biasing techniques, for multiple RFIC PA platforms and in different semiconductor technologies. In one experimental implementation using an industry-designed Gallium Arsenide (GaAs) PA, it accurately predicts the necessary dynamic biasing adjustments to achieve more than 4dB reduction in the output IMD3. A similar reduction in Adjacent Channel Power (ACP) is demonstrated with a modulated signal. In a second experimental PA implementation, the proposed representation allows, for the first time, using an analytical approach for predicting the condition of system stability under closed-loop positive envelope feedback operation, as well as determining the optimum performance requirements for the feedback system components.


identifier: Badreddine, Wiem  (2020). Monétisation à l’aide des chaines de blocs pour les marchés de données de l’Internet des Objets.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
IdO
marché de données
chaînes de blocs
contrats intelligents

abstract: Le nombre d’appareils de l’Internet des objets augmente de façon exponentielle, générant une énorme quantité de données qui devient un atout précieux pour les analystes de données. Cette tendance culmine avec la création des marchés des données de l’IdO, où des flux de données provenant de sources hétérogènes sont envoyés en temps réel à divers consommateurs de données et sont mesurés à des fins de monétisation. Les systèmes de publications/abonnements, tels que le MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), sont des solutions prometteuses pour servir en tant que couche de transport pour les flux de données en temps réel de manière découplée et à grande échelle. Cependant, ces systèmes de publications/abonnements manquent de deux propriétés essentielles pour un marché de données IdO : (1) ils ne fournissent aucune logique de monétisation ; (2) ils supposent que les courtiers en Pub/Sub sont des entités de confiance, ce qui n’est pas le cas dans le cadre d’un marché décentralisé ou fédéré. À cet effet, nous abordons ces problèmes en utilisant un système de monétisation fiable et transparent basé sur la technologie de registres distribués (DLT) et des contrats intelligents. Nous proposons trois solutions de monétisation et nous démontrons le compromis entre les surcoûts liés au suivi des données IdO sur la chaîne de blocs, et la précision de la monétisation pour les producteurs et les consommateurs de données. Nous fournissons notamment une solution basée sur un filtre de Bloom pour une vérification efficace de l’échange de données. Nous mettons en oeuvre notre système en utilisant Ethereum et Solidity et nous évaluons les performances de notre système par rapport au coût du gaz contractuel.


identifier: Robichaud, Alexandre  (2020). Transducteurs ultrasoniques piézoélectriques micro-machinés et circuit de contrôle.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: transducteurs ultrasoniques piézoélectriques micromachinés

subject: PMUT

subject: MEMS

subject: microfabrication

subject: Parylene-C

subject: réglage de fréquence

subject: variations de procédés

subject: mesure de distance

subject: circuit intégré

subject: pulseur

subject: amplificateur transimpédance

abstract:
Les transducteurs ultrasoniques sont utilisés dans une multitude de domaines. Notamment, ils sont utilisés dans presque tous les domaines de la médecine comme en cardiologie, en ophtalmologie, en orthopédie ainsi que pour le dépistage du cancer et pour les tests prénataux pour ne citer que quelques exemples. Leur utilisation est aussi très répandue dans plusieurs domaines de l’industrie comme celle de la métallurgique pour le contrôle de qualité et l’identification de défauts à l’intérieur des matériaux. Finalement, ils sont aussi utilisés pour la détection de mouvements et les mesures de distances.

Malgré leur omniprésence, les transducteurs ultrasoniques sont encore très volumineux, coûteux et peu efficaces. Un nouveau type de transducteur, le transducteur ultrasonique piézoélectrique micromachiné (PMUT) suscite présentement beaucoup d’intérêt. Les PMUT sont fabriqués à l’aide de techniques de microfabrication provenant des technologies MEMS est des semiconducteurs et peuvent donc être produit en masse, à coût réduit.

L’objectif de cette thèse est d’investiguer la possibilité de développer une micro-puce pour les applications ultrasoniques comme la mesure de distances et l’imagerie qui soit faible coût et facile à intégrer. La puce sera composée d’une matrice de transducteurs ultrasoniques piézoélectriques PMUT et d’un circuit intégré pour le contrôle des transducteurs.

Tout d’abord, une nouvelle technique faible coût d’ajustement de la fréquence de résonance des PMUT est étudiée. L’influence des variations de procédés sur la fréquence de résonance soulève la nécessité de développer une méthode d’ajustement de celle-ci qui soit simple et peu coûteuse. La technique proposée ne nécessite qu’une seule étape de post-traitement qui consiste à faire le dépôt d’une couche mince de Parylene-C. L’épaisseur de la couche peut être contrôlée avec précision et permet un ajustement de la fréquence de résonance sur mesure.

Puis, une nouvelle architecture de PMUT permettant une réduction drastique de l’impact des variations de processus sur la fréquence de résonance est présentée. Sommairement, l’efficacité de cette topologie repose sur une technique d’ancrage toroïdal novatrice. Les résultats de mesure montrent que la variation de la fréquence de résonance des PMUT en raison des variations de procédé peut être réduite d’un facteur d’environ 4. Les PMUT fabriqués sont utilisés pour effectuer des mesures de distance.

Ensuite, une nouvelle technique pour amortir les PMUT est présentée. L’objectif de cette technique est de diminuer la longueur des pulses dans le domaine temporel et ainsi augmenter la résolution d’image que l’on pourrait obtenir. Le PMUT proposé est entouré de deux amortisseurs mécaniques. Ceux-ci peuvent être déplacés à l’aide d’actionneurs électrostatiques pour entrer en contact avec le PMUT. Les résultats de mesures montrent que cette technique peut efficacement amortir le déplacement d’un PMUT.

Finalement, un système en boitier (SiP) pour les applications ultrasoniques composé d’une matrice 4x8 de PMUT et d’un circuit intégré d’interface CMOS est présenté. Le circuit CMOS permet principalement d’attaquer les PMUT pour générer les pulses acoustiques et d’amplifier ’écho de retour. Afin de démontrer son fonctionnement, le système est utilisé pour faire des mesures de distance.


identifier: Slimani, Sonia  (2020). Intégration de Publish/Subscribe avec Top-k dans le système Real-Time Bidding.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Real time bidding
publicité en ligne
Publish/Subscribe basé sur le contenu
filtrage Top-k
apprentissage automatique

abstract:
Le système d’enchère en temps réel ou Real-Time Bidding (RTB) a connu récemment une croissance massive dans le marché du marketing en ligne. Les technologies RTB permettent à Ad Exchange (AdX) de mener des enchères en ligne afin de vendre des espaces publicitaires ciblés en sollicitant des offres auprès d’acheteurs potentiels, appelés Demand-Side Platforms (DSPs).

Dans OpenRTB, une spécification des protocoles et normes bien connue de RTB, AdX diffuse les demandes d’offres à tous les DSPs pour chaque enchère. Ce protocole de communication n’est pas très efficace, car pour chaque enchère seulement un nombre limité de DSPs soumet réellement des réponses non vides et compétitives à AdX. L’échange de requêtes d’enchères non pertinentes et des offres non compétitives gaspille des ressources de calcul et de communication importantes.

Dans ce mémoire, nous proposons d’intégrer un modèle Publish/Subscribe (Pub/Sub) avec filtrage Top-k dans RTB. En particulier, nous utilisons un système Pub/Sub basé sur le contenu afin d’exprimer les intérêts des DSPs, ce qui permet une diffusion sélective des requêtes d’enchères pour éliminer les réponses vides.

Nous formulons également le problème d’optimisation du nombre de réponses aux enchères et nous proposons de combiner le filtrage Top-k avec l’analyse de régression des variables continues comme solution heuristique pour réduire davantage le nombre de réponses non compétitives. Nous adoptons également des modèles discrets pour une exécution plus rapide.

Enfin, nous évaluons nos deux solutions proposées par rapport à l’approche de base OpenRTB en termes de temps total de traitement, prix payé à la fin d’enchère et efficacité.


identifier: Tchouteng, Thierry Stéphane  (2020). Étude sur le perçage en montage flexible d’un composite unidirectionnel à fibres de lin et matrice époxy.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
perçage
support d’usinage
fibres de lin
paramètres de coupe
résistance en flexion

abstract: Les composites à fibres naturelles (NFC) ont un fort potentiel pour remplacer les composites à fibres de verre dans la fabrication de certaines composantes dans l’industrie aérospatiale, automobile et électronique, pour ne nommer que celles-ci. Pour cela, percer des trous de haute qualité dans les NFC s’avère être nécessaire pour faciliter l’assemblage des pièces à la structure principale afin d’obtenir le produit final. Le procédé de perçage des NFC introduit des dommages qui compromettent leur intégrité structurale. À cet égard, un choix approprié de vitesse de coupe, vitesse d’avance et type de montage d’usinage est important pour faire des trous de bonne qualité dans ce matériau. Ce travail propose une étude expérimentale qui examine l’influence des paramètres de coupe sur la qualité des trous obtenus avec un procédé de perçage, en montage flexible (support partiel), de plaques stratifiées lin/époxy. Les résultats montrent que la combinaison de vitesses d’avance faibles et vitesses de broche élevées minimise le facteur de délaminage. Il apparaît également la possibilité de recourir au perçage avec support partiel pour produire des trous de bonne qualité. Finalement, afin de s’assurer que la tenue en service, sous sollicitation en flexion, n’est pas dégradée par l’opération de perçage, des essais mécaniques montrent que la qualité des trous produits avec les paramètres de coupe testés influence légèrement la résistance et le module d’élasticité en flexion.


identifier: Prud Homme Buelna, Alberto  (2020). Highly integrated MEMS resonators for CO2 gas sensing.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
résonateur MEMS
polyethylenimine
micro-résonateur
capteur de CO2
capteur de gaz
capteur d'humidité
oxyde de graphène réduit
revêtements
capteur de masse
capteur régénératif
adsorbant CO2

abstract:
Gas sensors are a technology widely used for many applications and purposes. Notably, the current climate crisis is a motivation for the development of sensors to measure greenhouse gases, mainly CO2. With the development of new microfabrication processes it has been possible to produce micro-resonators for multiple applications, such as gas sensors, offering multiple advantages over commercial sensors, thanks to the fact that they use less energy, are smaller, and are more economical to produce.

While the different parts of an integrated micro-resonator sensor have been researched for years, the possibility of creating a fully integrated gas sensor using a microresonator has not been sufficiently explored. This has created the need to examine whether it is possible to create a fully integrated microelectromechanical system (MEMS) CO2 sensor based on micro-resonators, which is functional and competitive with the current gas sensor market.

This master’s thesis is focused on the creation of a fully functional CO2 MEMS sensor prototype whose measurement variable is the variation of the resonance frequency of the integrated micro-resonator in the presence of a CO2 concentration in air. For this purpose, multiple adsorbance coatings based on polymeric amines are characterized.

Afterward, a fully integrated MEMS CO2 sensor is implemented, including both electronics and micro-resonator with its adsorbent coating. It is shown that the sensor can be competitive with commercial optical CO2 sensors. However, due to the impact of external variables such as pressure, temperature and humidity on the performance of the sensor, it is necessary to perform compensation to guarantee the reliability and accuracy of the measurements.


identifier: Chebil, Jihen  (2020). Modélisation du comportement aérodynamique des bioaérosols dans une salle de thanatopraxie.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
thanatopraxie
ventilation
simulation CFD
bioaérosols

abstract:
La présence des particules pathogènes aéroportées dans un espace fermé représente un risque pour la santé, spécialement dans les hôpitaux où la probabilité d'exposition aux bioaérosols est très élevée pour le personnel de la santé voire même les visiteurs. En particulier, une salle de thanatopraxie représente une source potentielle d’infection et il est primordial de garantir une bonne qualité de l’air intérieur dans ce type d’espace. Sur la base de la hiérarchie des mesures préventives en hygiène industrielle, la ventilation est la solution la plus efficace pour réduire l'exposition des travailleurs aux bioaérosols, car l'élimination et la substitution ne peuvent être mises en oeuvre. Cependant, la performance d'un système de ventilation dépend de plusieurs paramètres, dont le changement d'air par heure et la stratégie de soufflage.

L’objectif de ce mémoire consiste à évaluer par simulation numérique (CFD) l’influence du nombre de changements d’air (ACH) et du scénario de ventilation sur le comportement aérodynamique des bioaérosols dans une salle de thanatopraxie. La modélisation numérique a été effectuée à l’aide d’un logiciel Fire Dynamic Simulator (FDS) qui est basée sur la méthode de simulation des grandes échelles (LES). Suite à une validation du code numérique avec la technique des gaz traceurs, les simulations ont permis d’estimer l’âge moyen de l’air, l’efficacité d’élimination des bioaérosols, la dose relative en bioaérosols dans la zone de respiration et la fraction massique des bioaérosols déposée au sol.

Les principaux résultats de cette étude montrent l’influence du nombre de changements d’air (ACH) et de la stratégie de ventilation sur la concentration des bioaérosols dans la zone respiratoire de la salle de thanatopraxie étudiée. De plus, l’étude a permis d'estimer numériquement l'âge moyen de l'air, la fraction de bioaérosols déposée sur le sol et l'efficacité de la ventilation dans la salle de thanatopraxie.

Sur la base de ces résultats, des recommandations ont été formulées pour améliorer l'efficacité du système de ventilation en réduisant l’exposition des thanatopracteurs aux bioaérosols dans la salle de thanatopraxie.


identifier: Baba Cheikh, Zeineb  (2020). Étude comparative de cadriciels libres pour le développement d’applications IoT.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: internet des objets

subject: framework de développement IoT open source

subject: applications IoT

subject: raspberry Pi

abstract: Le marché de l’Internet des objets (IoT) se développe rapidement avec un nombre croissant d’appareils connectés. Cela a conduit de nombreuses entreprises à se concentrer sur le développement et la recherche de solutions IoT. Le développement de l’IoT a ses propres défis. En effet, les solutions IoT typiques sont composées d’objets, de protocoles et de logiciels hétérogènes. Pour relever ces défis, de nombreux frameworks sont disponibles pour aider les développeurs à créer des applications IoT. Certains de ces frameworks sont open source et pourraient être d’un grand intérêt pour les petites et moyennes entreprises souhaitant créer des solutions IoT à moindre coût. Dans ce mémoire, nous présentons les résultats d’une étude expérimentale sur des frameworks de développement IoT open source. En particulier, nous avons utilisé ces frameworks pour déployer un échantillon de trois applications IoT et nous les analysons par rapport à un ensemble minimal d’exigences fonctionnelles et non fonctionnelles en IoT. Nous nous concentrons dans notre étude sur le développement IoT pour Raspberry PI, car c’est une plate forme très populaire et très peu coûteuse.


identifier: López Salazar, Rubén Rodrigo  (2020). Controlled liposome production using micromixers based on Dean flow dynamics.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
liposomes
micromélangeurs
dynamique des flux de Dean
dispositifs microfluidiques
nanoparticules

abstract:
Liposomes are multipurpose delivery carriers capable of targeting specific organs, tissues, and cells. This specificity is controlled by their physicochemical properties, which determine their interactions with biological systems. Therefore, controlling liposome properties is crucial for their effective implementation.

Liposomes must be produced on an industrial scale in a reproducible way to be effectively deployed as nanomedicines. Conventional bulk production methods have inadequate control over liposome properties and require multiple homogenization and drug encapsulating steps adding to reproducibility problems. By contrast, liposome production using microfluidic devices such as micromixers enables continuous-flow liposome synthesis with enhanced control over liposomes properties such as size and size distribution.

Previously proposed micromixers suffer from low liposome productivity, fabrication problems, clogging, agglomeration, and harmful organic solvent residues. Most of the time, these devices were tailored to chemical reactions and not specifically to liposome production. Liposome self-assembly requires a mixing process that is fast to produce small liposomes, but to a certain extent, it should be uniform, so liposome formation conditions are similar for all the particles and thus result in homogenous size populations.

Dean flow dynamics-based micromixers, which are used in this work, offer an alternative to earlier microfluidic devices, with the potential of producing uniform controllable nanosized liposomes, at a high production rate. Also, their fabrication is simplified because they do not require complicated three-dimensional structures to create flow perturbations.

In this dissertation, numerical modeling and confocal imaging were used to investigate the mixing process. As a result, a novel micromixer was proposed. Liposome production factors using the proposed microfluidic device were identified and modeled using statistical tools. Size-controlled liposomes as small as 27 nm, at a production rate as high as 41 mg/mL were produced. Additionally, liposomes showed to be stable for up to 6 months. Other molecular related factors were investigated to better understand their effects in liposome physicochemical properties. Likewise, the polarity change rate influence over liposome size was demonstrated using both conventional organic solvents and Transcutol®. The latter has the potential to avoid filtration steps due to its reduced toxicity.

The liposome synthesis approach presented in this work offers the potential to produce controlled-size nanoparticles on an industrial scale with applications in the biomedical field, such as drug and gene delivery systems, as well as the study of cell to cell communication.


identifier: Khademi Far, Ali  (2020). Non-destructive evaluation of impact damage in carbon fibre reinforced polymer using infrared thermography and shearography.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
technique de thermographie infrarouge
contrôle par ultrasons
shearographie
PRFC
dommage par impact
contrôle non destructif
simulation par éléments finis

abstract: Low-velocity impact in carbon fibre reinforced polymer (CFRP) is known as a major reason for failure in aerospace structures. To evaluate defects in CFRPs, nondestructive testing (NDT) is used. The objective of  the thesis is to compare the features and abilities of different NDT methods to reveal and size impact damages in CFRP panels. To assess the damages, ultrasonic testing, thermography, and shearography are conducted. These methods are applied to evaluate damages for different impact levels on composite laminates. The size of the damages is measured using ultrasonic testing. Based on the ultrasound measurements, the defect quantifying abilities of thermography and shearography are investigated. The tests show that infrared thermography and shearography are able to quantify the damages. In the experiments, shearography presents a qualitative correlation between fringe density and level of impact energy. Besides the experimental testing, finite element simulation is used. The simulation can evaluate the methods’ detecting performances through the virtual test.


identifier: Belaid, Sarra  (2020). Prédiction des forces de réaction au sol lors de la marche avec des capteurs inertiels.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
forces de réaction au sol
marche
prédiction
capteurs inertiels
identification
Hammerstein-Wiener

abstract:
Santé Publique Canada a enregistré en 2015 un total de 85170 accidents vasculaires cérébraux ayant causé une hémiparésie. Des asymétries spatio-temporelles lors de la marche sont observées dans 48 à 60% de ces cas. Les cliniciens se basent en général sur l’observation visuelle pour évaluer l’asymétrie de la mise en charge durant le processus de la réadaptation. Les impacts de cette asymétrie sur les activités de la vie quotidienne des patients ne sont pas mesurés.

Ainsi, l’objectif de ce projet de recherche est de développer une méthode pour quantifier la mise en charge en estimant les forces de réaction au sol (FRS) avec des capteurs inertiels, chez le sujet sain.

Pour ce faire, deux capteurs inertiels ont été utilisés au niveau des tibias chez six participants sains marchant sous cinq conditions de marche, en mode symétrique et asymétrique. Un tapis roulant instrumenté à deux voies constituait la mesure de référence au niveau cinétique. Un modèle non-linéaire entraîné par identification a été utilisé pour prédire les FRS grâce aux données des capteurs inertiels et celles mesurées directement par les plateformes de forces. Les composantes verticale et antéro-postérieure ont été considérées, du côté droit et gauche simultanément. Les valeurs prédites ont été comparées aux données réelles par la méthode de Bland Altman et les erreurs ont été calculées.

Les résultats ont donné une erreur quadratique moyenne normalisée de 5,21 et 7,28% à vitesse confortable pour la FRSV et la FRSAP, respectivement. À vitesse lente de 0,8 m/s, nous avons obtenu 3,79 et 6,74% pour les deux forces, respectivement. À vitesse très lente de 0,4 m/s, nous rapportons une erreur de 5,13 et de 10,31%, respectivement. En mode asymétrique avec un ratio d’asymétrie de 1/1,5, l’erreur était de 5,35 et de 7,45%, et enfin, nous avons obtenu une erreur de 6,27 et de 8,54% pour la marche en mode asymétrique 1/2, dans les directions verticale et antéro-postérieure, respectivement.

Les résultats obtenus avec ce modèle sont comparables à ceux rapportés dans la littérature avec un niveau de précision élevée comparativement aux travaux précédents. Ces résultats nous démontrent que l’utilisation des capteurs inertiels permettrait d’apprécier les FRS hors laboratoire. Dans un travail futur, la méthode développée pourrait être appliquée sur les données collectées sur des sujets atteints d’hémiparésie évalués à l’intérieure et à l’extérieure du laboratoire.


identifier: Beaudoin, Olivier  (2020). Système de réalité augmentée pour la détection et l’analyse temps-réel d’équipement de réseau électrique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
apprentissage-machine
réseau de neurones
données synthétiques
android

abstract:
Le réseau de distribution d’électricité d’Hydro-Québec vieillit et requiert de plus en plus de maintenance. À la suite d’une opération de grande envergure d’inspection des poteaux et transformateurs de son réseau, Hydro Québec a établi une banque d’images semi-annotées contenant des exemples de poteaux et transformateurs en bon et en mauvais état. Dans le but d’automatiser l’inspection visuelle des équipements de son réseau, un modèle intelligent sera construit à l’aide de réseaux neuronaux. Ce modèle a pour tâche de reconnaître certains éléments du réseau (poteau, transformateur) et de donner une cote d’état à ceux-ci. De plus, le modèle doit également lire les plaques signalétiques LCLCL afin d’effectuer la correction d’une autre base de données. Ce modèle peut être exécuté localement sur un appareil mobile Android ou à distance, sans impact sur sa performance. L’appareil mobile Android fournit les données GPS et données de l’accéléromètre pour augmenter la qualité des détections du modèle.

Les segmentations extraites sont analysées afin de déduire une cote d’état selon le type d’équipement. Les poteaux sont cotés primairement selon l’angle et les transformateurs selon la présence ou non d’une fuite d’huile. Si l’un de ces deux indicateurs est détecté par l’application, le technicien effectue une inspection détaillée pour potentiellement déceler d’autres problématiques.

La base de données géo-référencées des utilitaires d’Hydro-Québec contient des erreurs de positionnement, de type d’équipements et d’inscription. L’application mobile effectue la lecture de la plaque LCLCL apposée au poteau et utilise les données GPS de l’appareil pour effectuer une recherche dans la base de données actuelle. Dans un cas où les coordonnées GPS ou la séquence de lettres et chiffres diffèrent de ce que la base de données contient, le technicien a la possibilité d’émettre une correction.

L’utilisation de données synthétiques a permis de faire certaines avancées dans la recherche mais s’avère problématique pour les scénarios plus complexes. Le manque de données étiquetées pousse vers l’utilisation de réseaux adversaires pour améliorer la génération des données synthétiques, automatiser l’étiquetage et plus encore.


identifier: Ly, Nam  (2020). A high-voltage multi-purpose on-the-fly reconfigurable half-bridge gate driver for GaN HEMTs in 0.18-μm HV SOI CMOS technology.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
aérospatiale
CMOS
décalage de niveau
demi-pont
GaN
pilote de grille
reconfigurable

abstract:
Nowadays, the use of Gallium Nitride (GaN) power transistors in power electronics is common, due to higher switching speeds, lower on-resistance and smaller size compared to silicon counterparts. With superior figures of merit, power converters utilizing GaN devices can operate at high switching frequencies, which translates into smaller size, higher efficiency and lower system cost. Redundancy and reconfigurability are highly desirable for safety-critical applications such as automotive and aerospace systems that operate under harsh conditions and require a high degree of flexibility together with high reliability. This thesis presents a gate driver for such a reconfigurable power system.

Intended to be the core design of a programmable and flexible high-voltage (HV) power system, the gate driver in this work is capable of driving a wide range of GaN devices with different sizes by having independently configurable turn-on and turn-off resistance paths. This feature eliminates the need for discrete gate resistors and allows for higher density designs, such as System-in Package integration (SiP) where the gate drivers, GaN devices and other control integrated circuits are placed on the same interposer. Reconfigurable driving strength also allows for electromagnetic interference (EMI) reduction, which is important in safetycritical applications. A uniform structure of half-bridge switching units is proposed, enabling reconfigurability in the operation of the system with a variety of possible topologies, out of a large array of switching cells. The gate driver requires a built-in 200-V level shifter, with common-mode noise cancellation technique, thoroughly investigated and migrated to HV SOI technology, which is immune against a 80-V/ns slew rate of fast switching GaN devices despite excessive parasitics in the process and the packaging technique employed. The gate driver has a configurable dead-time ranging from 5 ns to 60 ns that minimizes loss due to so-called “body diode” conduction of the GaN FETs during freewheeling for different load profiles. All the configurations are set via shift registers.

The gate driver has been fabricated in a 200-V 0.18-μm silicon-on-insulator (SOI) process (XFAB XT018). Measurement results show that the chip can drive targeted GaN HEMTs from smallest to largest size at the desired turn-on and turn-off speeds, as fast as 1.46/1.18 ns of rise/fall-time. The measured dead-time is from 4.5 ns to 58 ns with an input voltage up to 86 V. The parameters can be reconfigured on-the-fly at a pulse width modulation switching frequency up to 20 MHz. This work contributes to the advancement of universal gate driver design, especially for GaN transistors, and toward reconfigurable power systems.