identifier: El Sahely, Hassan  (2019). Study of the trajectories of ice shed by deicing system around aircraft engine.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
accumulation de glace
PDF
carte d'empreinte
méthode de Monte-Carlo

abstract: The problem of ice accretion caused accidents and incidents to aircraft over the past decades. Solving the problem of ice accretion employing de-icing and anti-icing devices will remove the accumulated ice but the problem of unknown trajectories of the detached particles appears. The flown particles represent a great hazard on the aircraft which yields risk depending on the vulnerability of aircraft parts. The vulnerable aircraft parts are the wing, the rear fuselage, the stabilizers, and the rear-mounted engines. In order to mitigate the risk, a study of the trajectories of those particles is introduced. The objective of this research is to study the trajectories around a wing by changing the angle of attack and the sweepback angle. The goal is to calculate the minimal number of ice trajectories to correctly predict a footprint map at the inlet section of the engine using the Monte-Carlo method. A numerical approach is used to accomplish this study. The random trajectories of the ice particles are calculated using a 3D Panel Method (3DPM) flow field around the wing. To determine the zones behind the wing where the ice particles have the most passage probability, a Monte-Carlo method is utilized. In this research, the calculations are done through a probabilistic study of the footprints to determine their probability distribution's shape. Once the shape is known, a normality test is done on the shape of the Probability Distribution Function (PDF) called the Kolmogorov-Smirnov test. After determining the shape and the type of the PDFs, a study on the mean and variance for every PDF is done to check the minimal number of trajectories to fulfill the Monte-Carlo method. The 3DPM flow field is validated against the literature as well as the footprint distribution behind the wing. The effect of the angle of attack, as well as the sweepback angle on ice particle trajectories, is shown. The increase of the angle of attack shifts the trajectories upward while the sweepback makes the footprint map less noisy. Finally, 500 trajectories were found enough to predict a footprint map.


identifier: Farzaneh, Aida  (2019). Development of BIM-BEM framework to support the design process.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

format: application/pdf application/pdf

subject: Building Information Modeling (BIM)

subject: modélisation énergétique du bâtiment (BEM)

subject: processus de conception

subject: protocole d'information

subject: niveau de développement (LOD)

abstract:
The research work in this thesis investigates the technical and process approaches to encourage the use of Building Information Modeling (BIM) for Building Energy Modeling (BEM) (refer to as BIM-BEM) to perform energy simulations during the design process. The research was motivated by the lack of the interoperability and integration of BIM model into the BEM tools and the adoption of BIM-BEM technology into the design process. Thus, there was a need to establish how BIM-BEM can be executed successfully and accurately to support the design process.

Therefore, the objectives were to combine appropriate technical and process approaches to develop an effective and holistic framework for BIM-BEM execution during the design process. This thesis was rooted based on Action Research (AR) methodology to address realistic perspective with real-practice issues. The methodology had five main steps including diagnosing, action planning, action tacking, and validating using various case studies.

The main gaps in this area were identified using a systematic literature review of technical and process aspects. Accordingly, a general template for BIM-BEM framework was developed considering all the requirements to correctly implement BIM-BEM within an efficient process that can be adopted for different project types. Regarding the proposed template, a generic BIM-BEM framework was developed in an easy to follow process map considering the identified requirements and various tested tools to support the modeling, model integration, and work/data flows during the design process. Finally, an innovative information protocol was developed in order to streamline the BIM-BEM framework to support accurate information sharing in an appropriate Level Of Development (LOD) for energy simulation at each design phase.

This thesis brings an original contribution to the practice and knowledge by providing a generic and reliable framework to streamline and systematize the use of BIM-BEM during the design process for high-performance buildings. The technical and process approaches proposed in the framework are operationalized by the advanced information protocol for a successful BIMBIM execution during the design process. Accordingly, using the BIM-BEM framework allows reducing the interoperability errors, saving the time of remodeling and troubleshooting, better data management and maximizing the accuracy of simulation results that in total evoke sustainable design evolution and optimization early by professionals.

The professionals can employ the BIM-BEM framework by following and adapting the proposed design activities, integration methods, work/data flow and the information protocol in their design process. For specific project types, the framework can be adjusted and advanced by identifing complementary requirements to each design activity. In addition, it can be upgraded and advanced by including other innovative model integration and process approaches as future work. In future work, the framework will be extended by advanced technical solutions that needs moving current industries toward using programming expertise in their process.


identifier: Ghanmi, Oussema  (2019). Étude expérimentale de la moulabilité et simulation numérique de l'injection à basse pression des mélanges poudre-liant à base de titane.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
moulage par injection à basse pression
titane
liant
simulation numérique
Moldflow
ségrégation
analyse thermogravimétrique

abstract:
Le moulage par injection des poudres à basse pression (LPIM) est un procédé de fabrication qui sert à produire des pièces de complexité géométrique élevée en maintenant un coût de fabrication modéré par rapport à d’autres techniques de fabrication. Son potentiel se manifeste lors de la mise en forme de matériaux qui sont difficiles à mettre en oeuvre à travers les procédés usuels et dont le coût de production est relativement élevé, tel que le titane et ses alliages. En effet, sa réactivité à haute température avec les éléments interstitiels et le coût élevé de mise en forme par enlèvement de matière peuvent être contournés à travers le procédé LPIM. La simulation numérique est aussi utile pour la réduction des coûts de non qualité par la prédiction de l’apparition des défauts et en évitant des injections coûteuses à l’échelle réelle visant l’optimisation de la fabrication par essais et erreurs. Dans ce contexte, l’impact des liants à basse viscosité sur les propriétés rhéologiques des mélanges à base de titane pour le procédé LPIM et l’utilisation de la simulation numérique dans la prédiction de l’apparition des défauts feront objectif de ce projet. Pour aboutir à cet objectif, quatre (4) formulations à un chargement solide de 63 vol. % de poudre de titane et différentes fractions de cire de paraffine (PW), d’acide stéarique (SA) et d’éthylène-acétate de vinyle (EVA) ont été préparées. L’analyse rhéologique sur ces mélanges a été réalisée à trois (3) températures différentes (80, 90, et 100 °C) et a permis de choisir la meilleure formulation à travers l’indice de moulabilité avec le modèle de Weir, dont l’analyse a été validée expérimentalement à travers des injections dans un moule en spirale donnant la longueur injectée. Ces résultats ont montré une élévation de la viscosité en ajoutant davantage l’acide stéarique, ce qui est un comportement inattendu. Ceci a été expliqué par l’augmentation de la fraction d’EVA par rapport à celle de PW et/ou la diminution de la quantité d’agglomérations de poudre suite à l’effet surfactant de SA et l'amélioration de l’homogénéité de distribution des particules métalliques, ce qui engendre plus de friction, et par la suite l’augmentation de viscosité. Ensuite, la caractérisation thermique en termes de conductivité thermique et chaleur spécifique pour la formulation choisie a été réalisée dans le but de bâtir le modèle de simulation numérique de l’injection.

Les résultats de simulation numérique étaient en accord avec les données expérimentales en termes de temps d’injection, de forme du front de matière et de prédiction de l’apparition de défauts de ségrégation. Une zone pauvre en grosses particules a été observée sur les pièces injectées et a été expliquée par le gradient du taux de cisaillement qu’elles subissent en cours de la phase d’injection. Ce résultat a été validé expérimentalement par la technique d’analyse thermogravimétrique. Ainsi, les mélanges à faibles viscosités à base de titane ont été utilisés en LPIM pour la première fois dans le cadre de ce projet. Les résultats ont montré un bon potentiel en termes de moulabilité en utilisant de basses pressions et températures.


identifier: El Mensoum, Imane  (2019). Clustering algorithms for dynamic adaptation of service function chains.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
virtualisation des fonctions réseau
chaines de services
méta-heuristique
allocation des ressources

abstract:
Network function virtualization is a pillar-stone of today’s network architectures as it offers better management and elasticity and allows also a flexible maintenance of services running on shared resources over cloud environments.

Network functions traditionally hosted on dedicated hardware are now provided over software based components that might run either on virtual machines or on containers. The major advantage of this transition is that it makes the deployment of new services easier while optimizing the management and administration of network architectures. It is much easier to spin up a new virtual machine/container hosting a network function or a specific application described as a service function chain, than to deploy a new hardware based equipment and checking its compatibility with the rest of the architecture.

With all the advantages that this new paradigm offers comes a set of challenges related mainly to: 1) optimizing the resource consumption on the shared infrastructure 2) making the best decision of placing the virtual functions that respects at the same time clients’ requirements and also leverages the available resources on the substrate network in terms of different metrics (e.g., CPU, memory, latency, bandwidth).

This aspect of Network Function Virtualization-NFV and Service Function Chains-SFC placement have been treated in so many research works that propose approaches ensuring optimal placement and chaining of VNFs in virtualized networks, but as the adoption of these technologies gets more important in real network setups, and given the strict restrictions of today’s’ applications (e.g. latency highly-sensitive applications, or availability highly-sensitive service, etc.), it is always important to consider all the parameters impacting the network management in cloud environments.

In this research project, we develop new approaches for placement and chaining of virtual network functions in cloud-based environments. The first approach allows forming on demand clusters of servers deployed in a physical infrastructure. These servers are grouped according to their similar attributes (e.g., CPU-intensive server, energy-efficient server, etc).

This process is a proactive measure to ensure that SFCs are hosted in servers that meet their specific metrics requirements (CPU, memory, disk, etc.). It employs a meta-heuristic called CRO (Chemical Reaction Optimization) to decide of the best VNF placement guaranteeing optimal resource consumption in terms of CPU / memory. We employ CRO also to ensure the lowest latencies during the routing between the different VNFs. In fact, the E2E delay is an important aspect to consider, as most current applications require low latencies and shortest run times. In the second approach, the clusters are formed using algorithms based on meta-heuristics, including the CRO, allowing to improve the quality of clusters formed in terms of similarity, density and modularity.


identifier: Bui, Ngoc Hai  (2019). Energy efficient software update mechanism for networked component-based IoT devices.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
efficacité énergétique
mise à jour de logiciel
dispositif IoT
logiciel IoT à base de composants

abstract:
Due to security issues and incremental user requirements, software in IoT devices needs to be changed frequently to improve existing functionalities or to fix bugs. Software updates have become an integral task of IoT systems to maintain effective operations. Recently, the common software architecture in advanced IoT devices is component-based, in which components can be updated at run time. In such IoT networks, devices can download updated components from neighbor nodes, enabling quick deployment of updates. In this context, there are two main issues in the distribution of software components that needed to pay attention: i) how to deliver updates to all devices in an energy-efficient way, and ii) how to quickly deploy updates to avoid long network downtime.

In this thesis, we propose a mechanism that schedules updates on all devices in an IoT edge network with the goal to minimize the energy consumption, taking into account the deadline constraint for updating the entire network. Unlike previous studies on IoT component-based software update, which often focus on how a single component is replaced in the operating system, we focus on the distribution of components in the network and investigate the update process happened in the flash memory of a device, in which the order of re-written components into the memory is decisive for energy consumption.

We introduce a novel energy model of the update process inside a device, focusing on the flash re-writing operation which consumes a significant amount of energy in the update process. Then, we formulate a mathematical optimization model for the problem of energy efficient update scheduling.

Because of the high complexity of the problem, we then propose an algorithm called ESUS to approximate the optimal schedule for updating all devices in the network. To evaluate our scheduling algorithm, we compare the results of ESUS to the optimal solutions given by a mathematical solver. Simulation results show the efficiency of our method, which is close to optimal scheduling solution with much lower execution time compared to the solver.


identifier: Eskandari, Hesam  (2019). Detection and tracking of sphere markers.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
détection de couleur
détection de Bord de Canny
transformation de Hough de cercle
noyau de filtre de corrélation
écoulement optique
filtre de Kalman

abstract: Tracking and detection of sphere markers captured by a GoPro Hero 4 Silver camera at 240 frames per second is studied and discussed in this report. Different tools are designed such as, optimized color detection, optimized edge circle detection, and point tracking. A number of tools have been used such as Kernelized Correlation Filters, Optical Flow and Circle Hough Transform. The major problem of KCF trackers is their incapability of adjusting the scale changes of the target. It is solved by designing a point tracker unit. The marker used for this study is spherical and gray. Color detector algorithms are normally reliable for specific colors. In the worst case they cannot detect gray objects or it comes with high error. A learning algorithm was designed to optimize the color range in HSV as a signature of the marker. The Circle Hough Transform is a well-known method for detecting circles. This function accepts many inputs which effect the position of the circle. A learning method is developed to optimize its inputs by minimizing a defined error function. Finally, the results have been smoothen by applying Kalman Filter, an extremely accurate filter used in control industry and robotics to smooth or predict the position of robots. In this work we discuss the robustness of the developed algorithm against changes in brightness that shows how it would perform in more real-world conditions. The final results have been compared in accuracy of the algorithm versus three other well-known algorithms: CSRT, Boosting, and Median Flow. This comparison shows that the proposed method is reliable and the developed algorithm is in fact more accurate in detection and more reliable with fewer failures.


identifier: Bigeon, Emmanuel  (2019). Contribution à l'amélioration des politiques d'opération des turbines hydrauliques.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
opération
maintenance
système complexe
simulation
génération hydroélectrique

abstract:
Dans le cadre de la production hydro-électrique, l’opération et la maintenance sont deux domaines dans lesquels est menée une recherche active afin d’en réduire les coûts. Ces deux domaines sont modélisés à des horizons de temps très différents : l’opération se prévoit sur quelques dizaines d’heures et la maintenance sur plusieurs années. Cette différence d’échelle mène les recherches sur l’opération et sur la maintenance à être effectuées séparément. Cependant, plusieurs études récentes indiquent que la précision du modèle opérationnel a une grande influence sur l’optimalité du plan de maintenance.

À cause des aléas de la demande, il est difficile de programmer l’opération avec précision longuement à l’avance, on propose donc dans cette thèse d’aborder le problème dans l’autre sens et de tenter d’adapter la politique d’opération à un plan de maintenance prédéfini. La modélisation de l’opération forme un système complexe dont la résolution exacte repose sur un modèle combinatoire. Cette planification sur un long horizon est donc inenvisageable. Afin de garder le réalisme de la modélisation du système, tout en conservant des temps de résolution acceptables, on propose un simulateur de l’opération d’un parc hydro-électrique, avec un pas d’une heure, sur une durée arbitraire. Comme dans la réalité, il est possible de donner de nouvelles directives d’opération chaque jour et l’opération du jour est planifiée sans connaissance a priori des informations d’hydrologie, de disponibilité ou de structure du réseau des jours suivants.

On propose aussi de nouvelles définitions de mesures afin de, i) valider la pertinence de notre simulation vis-à-vis de la réalité ; ainsi que, ii) quantifier l’impact des décisions opérationnelles sur les phénomènes de dégradation des turbines.

Dans un premier temps, on s’intéresse à la sensibilité à long terme de notre système vis-à-vis des questions de production. Une fois validé que nos choix n’ont pas de conséquences néfastes et critiques, on propose d’étudier la marge de manoeuvre du système vis-à-vis de sa dégradation, particulièrement la possibilité de cibler certaines unités et d’en ralentir ou accélérer la dégradation, indépendamment ou en groupe. Enfin, on propose une extension de cette approche afin d’adapter l’opération au cours du temps afin d’obtenir des niveaux de dégradation à des dates convenues.


identifier: Zongo, Teega Wende Floriane Régina  (2019). Investigations sur les déviations expérimentales géométriques du procédé 3DP-LPBF.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
fabrication additive
laser powder bed fusion
fusion sur lit de poudre
capabilité des procédés
complexité
métrologie
GD&T

abstract:
Ce projet s’inscrit dans le domaine de la fabrication additive (FA), plus précisément, il vise l’identification des performances dimensionnelles du procédé de Laser Powder Bed Fusion (LPBF) ou fusion sélective par laser. Les travaux portent sur l’identification du retrait dimensionnel et la quantification des variations dimensionnelles et géométriques sur les pièces issues de ce procédé.

Le procédé LPBF étant relativement jeune, il n’existe que très peu d’informations ou de normes qui abordent la capabilité de ce procédé. Dans une démarche de ‘Conception pour fabrication’ (Design for Manufacturing), la connaissance a priori des performances dimensionnelles du procédé LPBF est incontournable. Ce projet se propose de les étudier et de les quantifier.

Le premier jalon de notre recherche consiste à mesurer et à quantifier l’effet de la position de la pièce produite dans la chambre de fabrication sur les déviations dimensionnelles. Le but de la démarche est de déceler l’existence d’un motif de distribution des erreurs afin de compenser l’erreur systématique, et de proposer un guide de positionnement aux concepteurs qui interviennent dans le domaine. Ce jalon consiste également à quantifier l’inter (d’une impression à une autre) et l’intra (plusieurs composants identiques dans la même impression) répétabilité du procédé. Cette étape a fait l’objet d’une publication dans un journal avec comité de lecture. « Intra- and Inter-Repeatability of Profile Deviations of an AlSi10Mg Tooling Component Manufactured by Laser Powder Bed Fusion », Journal of Manufacturing and Materials Processing, 2018, 2(3), 56-70.

Le second jalon consiste à quantifier les effets d’échelle et de la répartition de la matière sur les déviations dimensionnelles et géométriques. Ce jalon quantifie également les effets du post traitement que subit la pièce après fabrication, soit le traitement thermique de relaxation des contraintes, le détachement des pièces de la plaque de fabrication et le nettoyage de la pièce par projection de matière sur sa surface. Cette étude a fait l’objet d’une deuxième publication dans un journal avec comité de lecture avec le titre de « Scale, Material Concentration, Stress Relief and Part Removal Effects on the Dimensional Behaviour of Selected AlSi10Mg Components Manufactured by Laser Powder Bed Fusion », Journal of Manufacturing and Materials Processing, 2019, 3(2), 49-67.

Le troisième jalon est une investigation expérimentale de la capacité de prédiction d’un simulateur numérique du procédé. En effet, après la mise sur le marché du logiciel ANSYS Additive Print par ANSYS inc., et dont l’une des fonctionnalités est justement de prédire les déviations géométriques du procédé LPBF, nous avons jugé intéressant de valider ses performances en comparant les prédictions numériques avec les déviations telles que mesurées expérimentalement. Nous avons donc conçu des pièces spécifiquement pour l’étude. Cette investigation a fait l’objet d’une présentation orale à la première conférence canadienne sur la FA, (HI AM 2019), et d’une publication dans un journal avec comité de lecture, avec le titre de « Geometric deviations of laser powder bed fused AlSi10Mg components: Numerical Predictions versus Experimental Measurements ». Additive Manufacturing Journal, article soumis.

Le quatrième jalon de cette étude s’articule autour de la construction d’un modèle prédictif simple des déviations dimensionnelles des pièces issues du procédé. Le modèle est basé sur des métriques qui estiment les déviations dimensionnelles en fonction du niveau de concentration (ou répartition) de la matière tout en tenant compte de l’effet d’échelle. Nous présentons les résultats du modèle et nous comparons ses performances avec les simulations numériques et les mesures expérimentales.


identifier: Tran, Ha Vu  (2019). Resource allocation in future green wireless networks : applications and challenges.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: communications vertes

subject: réseau hétérogène

subject: recueillement de l’énergie

subject: transfert sans fil d’énergie électrique

subject: internet des objets

abstract:
Over the past few years, green radio communication has been an emerging topic since the footprint from the Information and Communication Technologies (ICT) is predicted to increase 7.3% annually and then exceed 14% of the global footprint by 2040. Moreover, the explosive progress of ICT, e.g., the fifth generation (5G) networks, has resulted in expectations of achieving 10-fold longer device battery lifetime, and 1000-fold higher global mobile data traffic over the fourth generation (4G) networks. Therefore, the demands for increasing the data rate and the lifetime while reducing the footprint in the next-generation wireless networks call for more efficient utilization of energy and other resources. To overcome this challenge, the concepts of small-cell, energy harvesting, and wireless information and power transfer networks can be evaluated as promising solutions for re-greening the world.

In this dissertation, the technical contributions in terms of saving economical cost, protecting the environment, and guaranteeing human health are provided. More specifically, novel communication scenarios are proposed to minimize energy consumption and hence save economic costs. Further, energy harvesting (EH) techniques are applied to exploit available green resources in order to reduce carbon footprint and then protect the environment. In locations where implemented user devices might not harvest energy directly from natural resources, base stations could harvest-and-store green energy and then use such energy to power the devices wirelessly. However, wireless power transfer (WPT) techniques should be used in a wise manner to avoid electromagnetic pollution and then guarantee human health. To achieve all these aspects simultaneously, this thesis proposes promising schemes to optimally manage and allocate resources in future networks.

Given this direction, in the first part, Chapter 2 mainly studies a transmission power minimization scheme for a two-tier heterogeneous network (HetNet) over frequency selective fading channels. In addition, the HetNet backhaul connection is unable to support a sufficient throughput for signaling an information exchange between two tiers. A novel idea is introduced in which the time reversal (TR) beamforming technique is used at a femtocell while zero-forcing-based beamforming is deployed at a macrocell. Thus, a downlink power minimizationscheme is proposed, and optimal closed-form solutions are provided.

In the second part, Chapters 3, 4, and 5 concentrate on EH and wireless information and power transfer (WIPT) using RF signals. More specifically, Chapter 3 presents an overview of the recent progress in green radio communications and discusses potential technologies for some emerging topics on the platforms of EH and WPT. Chapter 4 develops a new integrated information and energy receiver architecture based on the direct use of alternating current (AC) for computation. It is shown that the proposed approach enhances not only the computational ability but also the energy efficiency over the conventional one. Furthermore, Chapter 5 proposes a novel resource allocation scheme in simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT) networks where three crucial issues: power-efficient improvement, user-fairness guarantee, and non-ideal channel reciprocity effect mitigation, are jointly addressed. Hence, novel methods to derive optimal and suboptimal solutions are provided.

In the third part, Chapters 6, 7, and 8 focus on simultaneous lightwave information and power transfer (SLIPT) for indoor applications, as a complementary technology to RF SWIPT. In this research, Chapter 6 investigates a hybrid RF/visible light communication (VLC) ultrasmall cell network where optical transmitters deliver information and power using the visible light, whereas an RF access point works as a complementary power transfer system. Thus, a novel resource allocation scheme exploiting RF and visible light for power transfer is devised. Chapter 7 proposes the use of lightwave power transfer to enable future sustainable Federated Learning (FL)-based wireless networks. FL is a new data privacy protection technique for training shared machine learning models in a distributed approach. However, the involvement of energy-constrained mobile devices in the construction of the shared learning models may significantly reduce their lifetime. The proposed approach can support the FL-based wireless network to overcome the issue of limited energy at mobile devices. Chapter 8 introduces a novel framework for collaborative RF and lightwave power transfer for wireless communication networks. The constraints on the transmission power set by safety regulations result in significant challenges to enhance the power transfer performance. Thus, the study of technologies complementary to conventional RF SWIPT is essential. To cope with this isue, this chapter proposes a novel collaborative RF and lightwave power transfer technology for next-generation wireless networks.


identifier: Boukharata, Sabrine  (2019). Une approche métaheuristique pour la restructuration automatique des classes dans les applications logicielles orientées objet.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
extract class refactoring
classes de trop grande taille
dépendance structurelle
dépendance sémantique
historique de changement de code

abstract:
Les systèmes logiciels évoluent rapidement tout au long de leur cycle de vie. Les développeurs ne cessent d’ajouter de nouvelles fonctionnalités pour satisfaire les besoins des clients ou corriger des erreurs. Cependant, ces activités accroissent la complexité du logiciel et entraînent souvent des effets secondaires connus sous le nom de "code smells" ou mauvaises pratiques de programmation. Les mauvaises pratiques de code, assez fréquentes, sont caractérisées par de trop grandes classes (ou Blob) qui représentent une mauvaise pratique de conception ou d’implémentation de la part des développeurs. En effet, les développeurs placent souvent des méthodes sémantiquement non liées dans une seule et grande classe. Cette mauvaise pratique aboutit généralement à un logiciel difficile à comprendre, à entretenir et à faire évoluer, offrant parfois même une performance réduite.

Pour améliorer la qualité des logiciels, la technique la plus utilisée est le refactoring qui consiste à modifier la structure interne du code source tout en préservant son comportement externe. Pour corriger ces Blobs, l’opération de refactoring recommandée est d’effectuer un ‘Extract class’. Elle permet de découper une trop grosse classe en des classes plus cohésives implémentant une seule fonctionnalité.

La plupart des travaux antérieurs ont examiné les relations structurelles entre les entités des classes pour générer des recommandations d’extraction des classes. D’autres travaux antérieurs ont considéré la similarité sémantique entre les méthodes pour assister l’extraction des classes. Cependant, tous ces travaux ignorent l’historique des changements du code appliqués dans le passé. De plus, ces approches présentent des approches déterministes. Malgré qu’une recherche déterministe puisse trouver de bonnes solutions, ces solutions sont souvent loin d’être optimales. Puisque de nombreuses combinaisons de membres des classes sont possibles, le processus de génération de recommandations peut être vu comme un problème d’optimisation.

Pour contourner les limites des solutions actuelles, nous avons développé une approche, intitulée BlobBreak, qui vise à automatiser l’opération de restructuration des classes. Nous avons utilisé un algorithme d’optimisation multi-objectif, le NSGA-II, pour trouver les combinaisons des méthodes et attributs à extraire dans ces nouvelles classes. Notre approche combine différents aspects portant sur les dépendances statiques et sémantiques ainsi que l’historique des changements du code source. Ainsi, les solutions générées doivent établir un compromis entre deux objectifs : (i) maximiser la cohésion des classes extraites et (ii) minimiser les dépendances entre les classes extraites.

Pour évaluer cette proposition, nous avons utilisé cinq projets du domaine du logiciel libre de moyenne et grande taille. Les résultats montrent que BlobBreak améliore la cohésion des trop grandes classes ainsi que la qualité du logiciel. Les performances de BlobBreak surpassent celles d’une approche existante avec en moyenne, 77.99% de précision et 78.82% de rappel.


identifier: Douma, Rahma  (2019). Optimisation des tâches sur les microservices pour les applications de contrôle des maisons intelligentes.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
IdO
maison intelligente
distribution des tâches
consommation d’énergie
architecture microservices

abstract:
La mise en oeuvre et le contrôle efficace des objets connectés dans les maisons intelligentes posent certains défis techniques, surtout ceux qui concernent la coordination des trois plateformes : noeuds IdOs, appareils mobiles et les conteneurs sur l’infonuagique avec plusieurs composants hétérogènes. Toutefois, chaque composant est soumis à un ensemble des contraintes en termes des ressources et capacité des batteries. La mise en place d’une architecture des microservices permet d’améliorer les performances des applications en distribuant les tâches de collecte et de traitement de données sur plusieurs composants répartis. Puisque, le traitement d’une tâche consomme de l’énergie, il nécessite un mécanisme qui optimise la distribution des tâches sur les différents composants du système et s’adapte au changement de réseaux afin de minimiser la consommation énergétique, de garantir le délai de traitement et d’éviter la surcharge des ressources.

Dans ce travail, nous avons modélisé le problème de distribution des tâches dans un système hétérogène composé des noeuds IdOs, des appareils mobiles et des conteneurs sur l’infonuagique (DT_IoTMC) sous forme d’une programmation linéaire à nombres entiers mixtes. Nous avons proposé, conçu et implémenté une solution pour la distribution optimale des tâches, qui est composée de deux modules : un module de collecte des informations des composants du système et un module d’optimisation qui calcule la distribution optimale des tâches et active les microservices sur des équipements appropriés. Deux algorithmes ont été développés pour résoudre ce problème : DT_IoTMC qui suit un déchargement hybride des données et DT_IoTM qui suit un déchargement des données à deux niveaux. Ces algorithmes fournissent des résultats prometteurs reflétant l’efficacité de notre solution en minimisant la consommation énergétique totale du système.


identifier: Nadeau, Nicholas A.  (2019). Towards the development of safe, collaborative robotic freehand ultrasound.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
systèmes adaptatifs
étalonnage
calcul évolutif
contrôle des forces
interaction homme-robot
robotique médicale
contrôle de mouvement
optimisation
contrôle robotique
cinématique robotique
robotique
optimisation de trajectoire
imagerie ultrasonique

abstract:
The use of robotics in medicine is of growing importance for modern health services, as robotic systems have the capacity to improve upon human tasks, thereby enhancing the treatment ability of a healthcare provider. In the medical sector, ultrasound imaging is an inexpensive approach without the high radiation emissions often associated with other modalities, especially when compared to MRI and CT imaging respectively. Over the past two decades, considerable effort has been invested into freehand ultrasound robotics research and development.

However, this research has focused on the feasibility of the application, not the robotic fundamentals, such as motion control, calibration, and contextual awareness. Instead, much of the work is concentrated on custom designed robots, ultrasound image generation and visual servoing, or teleoperation. Research based on these topics often suffer from important limitations that impede their use in an adaptable, scalable, and real-world manner. Particularly, while custom robots may be designed for a specific application, commercial collaborative robots are a more robust and economical solution. Otherwise, various robotic ultrasound studies have shown the feasibility of using basic force control, but rarely explore controller tuning in the context of patient safety and deformable skin in an unstructured environment. Moreover, many studies evaluate novel visual servoing approaches, but do not consider the practicality of relying on external measurement devices for motion control. These studies neglect the importance of robot accuracy and calibration, which allow a system to safely navigate its environment while reducing the imaging errors associated with positioning. Hence, while the feasibility of robotic ultrasound has been the focal point in previous studies, there is a lack of attention to what occurs between system design and image output.

This thesis addresses limitations of the current literature through three distinct contributions. Given the force-controlled nature of an ultrasound robot, the first contribution presents a closed-loop calibration approach using impedance control and low-cost equipment. Accuracy is a fundamental requirement for high-quality ultrasound image generation and targeting. This is especially true when following a specified path along a patient or synthesizing 2D slices into a 3D ultrasound image. However, even though most industrial robots are inherently precise, they are not necessarily accurate. While robot calibration itself has been extensively studied, many of the approaches rely on expensive and highly delicate equipment. Experimental testing showed that this method is comparable in quality to traditional calibration using a laser tracker. As demonstrated through an experimental study and validated with a laser tracker, the absolute accuracy of a collaborative robot was improved to a maximum error of 0.990mm, representing a 58.4% improvement when compared to the nominal model.

The second contribution explores collisions and contact events, as they are a natural by-product of applications involving physical human-robot interaction (pHRI) in unstructured environments. Robot-assisted medical ultrasound is an example of a task where simply stopping the robot upon contact detection may not be an appropriate reaction strategy. Thus, the robot should have an awareness of body contact location to properly plan force-controlled trajectories along the human body using the imaging probe. This is especially true for remote ultrasound systems where safety and manipulability are important elements to consider when operating a remote medical system through a communication network. A framework is proposed for robot contact classification using the built-in sensor data of a collaborative robot. Unlike previous studies, this classification does not discern between intended vs. unintended contact scenarios, but rather classifies what was involved in the contact event. The classifier can discern different ISO/TS 15066:2016 specific body areas along a human-model leg with 89.37% accuracy. Altogether, this contact distinction framework allows for more complex reaction strategies and tailored robot behaviour during pHRI.

Lastly, given that the success of an ultrasound task depends on the capability of the robot system to handle pHRI, pure motion control is insufficient. Force control techniques are necessary to achieve effective and adaptable behaviour of a robotic system in the unstructured ultrasound environment while also ensuring safe pHRI. While force control does not require explicit knowledge of the environment, to achieve an acceptable dynamic behaviour, the control parameters must be tuned. The third contribution proposes a simple and effective online tuning framework for force-based robotic freehand ultrasound motion control. Within the context of medical ultrasound, different human body locations have a different stiffness and will require unique tunings. Through real-world experiments with a collaborative robot, the framework tuned motion control for optimal and safe trajectories along a human leg phantom. The optimization process was able to successfully reduce the mean absolute error (MAE) of the motion contact force to 0.537N through the evolution of eight motion control parameters. Furthermore, contextual awareness through motion classification can offer a framework for pHRI optimization and safety through predictive motion behaviour with a future goal of autonomous pHRI. As such, a classification pipeline, trained using the tuning process motion data, was able to reliably classify the future force tracking quality of a motion session with an accuracy of 91.82 %.


identifier: Hudon, Jean-Benoît  (2020). Étude du recharchement hétérogène avant et après martelage de l'acier E2209 déposé sur l'acier S41500.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: acier inoxydable duplex

subject: soudage

subject: contraintes résiduelles

subject: martelage

subject: rechargement hétérogène

abstract:
Ce mémoire présente une étude expérimentale de la compatibilité métallurgique et mécanique d’un rechargement hétérogène réalisé par soudage en vue de développer de nouvelles méthodes de réparation des roues de turbine hydrauliques endommagées par fatigue. Le rechargement hétérogène étudié est constitué de l’acier inoxydable duplex E2209 déposé sur l’acier inoxydable martensitique à bas carbone S41500. Le second objectif de cette étude expérimentale porte sur l’effet du martelage de ce rechargement hétérogène sur les contraintes résiduelles de tension générées lors des opérations de rechargement par soudage.

Cette étude est motivée par la problématique de réparer les dommages causés par la fatigue sans recourir au traitement thermique de revenu après soudage. En effet, l’acier inoxydable martensitique à bas carbone UNS S41500 et sa version coulée CA6NM, utilisé pour la fabrication de plusieurs turbines hydrauliques, nécessite un traitement thermique de revenu après soudage afin d’adoucir la martensite nouvellement formée. Les réparations devant être réalisées dans le puits de turbine pour limiter le temps d’arrêt de production d’électricité, rendent difficile la réalisation d’un traitement thermique après soudage (TTAS), donc le recours à un alliage d’apport homogène pour les réparations est proscrit.

Différentes plaques simulant la réparation d’une fissure ont été rechargées en variant l’énergie de soudage ou la composition chimique du gaz de protection afin d’étudier l’effet de ces deux variables sur la microstructure et les propriétés mécaniques du rechargement. De ces plaques, des essais de traction, de résilience et des profils de microduretés ont été réalisés afin d’en caractériser le comportement mécanique. La méthode du contour a été utilisée afin d’évaluer le niveau de contraintes résiduelles longitudinales de la région rechargée. Elle a par ailleurs permis d’évaluer l’effet du parachèvement par martelage sur le niveau de contraintes résiduelles.

Des échantillons métallographiques ont été prélevés des différentes combinaisons de paramètres afin de caractériser la microstructure de la zone fondue (ZF), mais aussi de la zone de liaison (ZL) et de la zone affectée thermiquement du métal de base (ZAT). La proportion d’austénite et de ferrite constituant l’alliage duplex a été évaluée par analyse d’image et par analyse de diffraction d’électron rétrodiffusés (EBSD). Les images obtenues par microscopie optique ont permis de confirmer la solidification ferritique de l’alliage duplex et la transformation à l’état solide de la ferrite en austénite sous différentes morphologies au cours du refroidissement. La présence de nitrures au sein de la matrice ferritique a aussi été observée. Le microscope électronique à balayage (MEB) a été utilisé afin de rechercher la présence de composés intermétalliques dans la zone fondue. Des précipités ont effectivement été observés aux interfaces austénite-ferrite, mais l’analyse de leur composition chimique à l’aide de la spectrométrie par fluorescence des rayons X (EDS) n’a pas permis de confirmer qu’il s’agissait de phase σ.


identifier: Genc, Necmiye  (2019). Detection of spam review on mobile app stores, evaluation of helpfulness of user reviews and extraction of quality aspects using machine learning techniques.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
ingénierie des exigences
apprentissage automatique
exploration de textes
applications mobiles
détection de spam
évaluation de l’utilité des revues
extraction des aspects qualité

abstract:
As mobile devices have overtaken fixed Internet access, mobile applications and distribution platforms have gained in importance. App stores enable users to search and purchase mobile applications and then to give feedback in the form of reviews and ratings. A review might contain critical information about user experience, feature requests and bug reports. User reviews are valuable not only to developers and software organizations interested in learning the opinion of their customers but also to prospective users who would like to find out what others think about an app.

Even though some surveys have inventoried techniques and methods in opinion mining and sentiment analysis, no systematic literature review (SLR) study had yet reported on mobile app store opinion mining and spam review detection problems. Mining opinions from app store reviews requires pre-processing at the text and content levels, including filtering-out nonopinionated content and evaluating trustworthiness and genuineness of the reviews. In addition, the relevance of the extracted features are not cross-validated with main software engineering concepts.

This research project first conducted a systematic literature review (SLR) on the evaluation of mobile app store opinion mining studies. Next, to fill the identified gaps in the literature, we used a novel convolutional neural network to learn document representation for deceptive spam review detection by characterizing an app store review dataset which includes truthful and spam reviews for the first time in the literature. Our experiments reported that our neural network based method achieved 82.5% accuracy, while a baseline Support Vector Machine (SVM) classification model reached only 70% accuracy despite leveraging various feature combinations.

We next compared four classification models to assess app store user review helpfulness and proposed a predictive model which makes use of review meta-data along with structural and lexical features for helpfulness prediction.

In the last part of this research study, we constructed an annotated app store review dataset for the aspect extraction task, based on ISO 25010 - Systems and software Product Quality Requirements and Evaluation standard and two deep neural network models: Bi-directional Long-Short Term Memory and Conditional Random Field (Bi-LSTM+CRF) and Deep Convolutional Neural Networks and Conditional Random Field (CNN+CRF) for aspect extraction from app store user reviews. Both models achieved nearly 80% F1 score (the weighted average of precision and recall which takes both false positives and false negatives into account) in exact aspect matching and 86% F1 score in partial aspect matching.


identifier: Aghabozorgi Nafchi, Sadegh  (2019). QoE based predictive handover mechanism in software-defined enterprise Wi-Fi networks.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
handover-mechanism
réseaux Wi-Fi
apprentissage automatique
ML prédictif
réseau défini par logiciel

abstract:
In recent decades, service providers and enterprises have tried to fulfill the need of users to Wi-Fi connections inside residential buildings, campus, and public palaces with new centralized Wi-Fi frameworks. Although they have mostly solved the issue of Wi-Fi networks access and convergence by optimizing and softwarization of them using Software-Defined Networking (SDN), there is still room to make this optimization as intelligent as possible, specially with rapid growth of user’s demand and application on smartphones. Moreover, SDN will allow us to improve the performance of centralized systems. A guaranteed connection is a key feature for wireless network users so that they can continue to use their application even if they are moving from one side of a network to another side. Handover process makes this happen by steering user from one access point to another access point or from one network to another network. Deciding when to move the user from one interface to another interface can affect the QoS for users.

In an enterprise Wi-Fi network, mobile users may be covered by multiple access points (APs). To optimize resource allocation, a soft handover is required in which the user’s device is seamlessly transferred from one AP to another, and this decision made centrally by a Wi-Fi network controller. Unfortunately, state-of-the-art soft handover mechanisms are often designed to optimize resources from the network provider’s point of view and do not take into account user’s real-time behaviors, which may affect user’s Quality of Experience (QoE). In this thesis, a new machine learning (ML)-based method presented to define an optimal handover mechanism. This method allows predicting whether the handover that is going to happen will maintain QoE when users are moving inside a building. Our first goal is to present a framework for handover prediction by introducing a continues score scaling based on user’s QoE. We study the behavior of tenant and effect of this behavior on the handover mechanism using a data-set obtained from a real case study on a university campus. Then we define a set of rules based on our prediction results and observation inside the network. Our framework for handover prediction is completed by feeding the handcrafted features to a Support vector regression (SVR). The proposed method applied to more than one year of collected data from access points of the mentioned campus. The evaluation of results proves the efficiency, generalization power, and robustness of our presented framework for predicting a time-independent handover mechanism. Our proposed method improves 34% of user throughput compared to state-of-the-art algorithms.

In this work, our baseline is the XcellAir self-organization network, which is the service provider of the campus. We run and evaluate our experiment based on the results of their optimization system. The proposed framework is based on the hypothesis that handover happened when a user is moving between two stations, and steering will happen after the user faced performance degradation in the received service. This fact suggests the idea of a proactive method rather than using a threshold-based method for developing our framework. We proposed an approach by predicting a score that we defined based on QoE of users (From user perspective of view) and our handcrafted feature also from user feedback. Due to the bias that we can have in time-dependent predictors and the fact that moving inside a network can occur very quickly, we focused on using more important features and learning the behavior of users based on parameters rather than time. We test the introduced framework on our data-set, and the results confirm the efficiency of the proposed method in comparison to the baseline model.


identifier: Sandoval Noreña, Francisco Alberto  (2019). Peak to average power ratio reduction and error control in MIMO-OFDM HARQ System.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: compression

subject: codes convolutifs

subject: amplificateur de puissance élevée

subject: entrées multiples sorties multiples (MIMO)

subject: multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM)

subject: rapport de puissance pic à moyenne (PAPR)

subject: codage de bloc espace-temps (STBC)

subject: communication tactique

abstract:
Currently, multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing (MIMOOFDM) systems underlie crucial wireless communication systems such as commercial 4G and 5G networks, tactical communication, and interoperable Public Safety communications. However, one drawback arising from OFDM modulation is its resulting high peak-to-average power ratio (PAPR). This problem increases with an increase in the number of transmit antennas.

In this work, a new hybrid PAPR reduction technique is proposed for space-time block coding (STBC) MIMO-OFDM systems that combine the coding capabilities to PAPR reduction methods, while leveraging the new degree of freedom provided by the presence of multiple transmit chairs (MIMO).

In the first part, we presented an extensive literature review of PAPR reduction techniques for OFDM and MIMO-OFDM systems. The work developed a PAPR reduction technique taxonomy, and analyzed the motivations for reducing the PAPR in current communication systems, emphasizing two important motivations such as power savings and coverage gain. In the tax onomy presented here, we include a new category, namely, hybrid techniques. Additionally, we drew a conclusion regarding the importance of hybrid PAPR reduction techniques.

In the second part, we studied the effect of forward error correction (FEC) codes on the PAPR for the coded OFDM (COFDM) system. We simulated and compared the CCDF of the PAPR and its relationship with the autocorrelation of the COFDM signal before the inverse fast Fourier transform (IFFT) block. This allows to conclude on the main characteristics of the codes that generate high peaks in the COFDM signal, and therefore, the optimal parameters in order to reduce PAPR. We emphasize our study in FEC codes as linear block codes, and convolutional codes.

Finally, we proposed a new hybrid PAPR reduction technique for an STBC MIMO-OFDM system, in which the convolutional code is optimized to avoid PAPR degradation, which also combines successive suboptimal cross-antenna rotation and inversion (SS-CARI) and iterative modified companding and filtering schemes. The new method permits to obtain a significant net gain for the system, i.e., considerable PAPR reduction, bit error rate (BER) gain as compared to the basic MIMO-OFDM system, low complexity, and reduced spectral splatter. The new hybrid technique was extensively evaluated by simulation, and the complementary cumulative distribution function (CCDF), the BER, and the power spectral density (PSD) were compared to the original STBC MIMO-OFDM signal.


identifier: Ben Attia, Maroua  (2019). Optimized traffic scheduling and routing in smart home networks.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: maison intelligente

subject: qualité de services dynamique

subject: optimisation de routage

subject: SDN

subject: qualité d’expérience

subject: optimisation d’ordonnancement du trafic

subject: trafic concurrent

subject: théorie des jeux

abstract:
Home networks are evolving rapidly to include heterogeneous physical access and a large number of smart devices that generate different types of traffic with different distributions and different Quality of Service (QoS) requirements. Due to their particular architectures, which are very dense and very dynamic, the traditional one-pair-node shortest path solution is no longer efficient to handle inter-smart home networks (inter-SHNs) routing constraints such as delay, packet loss, and bandwidth in all-pair node heterogenous links. In addition, Current QoS-aware scheduling methods consider only the conventional priority metrics based on the IP Type of Service (ToS) field to make decisions for bandwidth allocation. Such priority based scheduling methods are not optimal to provide both QoS and Quality of Experience (QoE), especially for smart home applications, since higher priority traffic does not necessarily require higher stringent delay than lower-priority traffic. Moreover, current QoS-aware scheduling methods in the intra-smart home network (intra-SHN) do not consider concurrent traffic caused by the fluctuation of intra-SH network traffic distributions. Thus, the goal of this dissertation is to build an efficient heterogenous multi-constrained routing mechanism and an optimized traffic scheduling tool in order to maintain a cost-effective communication between all wired-wireless connected devices in inter-SHNs and to effectively process concurrent and non-concurrent traffic in intra-SHN. This will help Internet service providers (ISPs) and home user to enhance the overall QoS and QoE of their applications while maintaining a relevant communication in both inter-SHNs and intra-SHN.

In order to meet this goal, three key issues are required to be addressed in our framework and are summarized as follows: i) how to build a cost-effective routing mechanism in heterogonous inter-SHNs ? ii) how to efficiently schedule the multi-sourced intra-SHN traffic based on both QoS and QoE ? and iii) how to design an optimized queuing model for intra-SHN concurrent traffics while considering their QoS requirements?

As part of our contributions to solve the first problem highlighted above, we present an analytical framework for dynamically optimizing data flows in inter-SHNs using Software-defined networking (SDN). We formulate a QoS-based routing optimization problem as a constrained shortest path problem and then propose an optimized solution (QASDN) to determine minimal cost between all pairs of nodes in the network taking into account the different types of physical accesses and the network utilization patterns.

To address the second issue and to solve the gaps between QoS and QoE, we propose a new queuing model for QoS-level Pair traffic with mixed arrival distributions in Smart Home network (QP-SH) to make a dynamic QoS-aware scheduling decision meeting delay requirements of all traffic while preserving their degrees of criticality. A new metric combining the ToS field and the maximum number of packets that can be processed by the system's service during the maximum required delay, is defined.

Finally, as part of our contribution to address the third issue, we present an analytic model for a QoS-aware scheduling optimization of concurrent intra-SHN traffics with mixed arrival distributions and using probabilistic queuing disciplines. We formulate a hybrid QoS-aware scheduling problem for concurrent traffics in intra-SHN, propose an innovative queuing model (QC-SH) based on the auction economic model of game theory to provide a fair multiple access over different communication channels/ports, and design an applicable model to implement auction game on both sides; traffic sources and the home gateway, without changing the structure of the IEEE 802.11 standard. The results of our work offer SHNs more effective data transfer between all heterogenous connected devices with optimal resource utilization, a dynamic QoS/QoE-aware traffic processing in SHN as well as an innovative model for optimizing concurrent SHN traffic scheduling with enhanced fairness strategy. Numerical results show an improvement up to 90% for network resource utilization, 77% for bandwidth, 40% for scheduling with QoS and QoE and 57% for concurrent traffic scheduling delay using our proposed solutions compared with Traditional methods.


identifier: Levasseur, Annie  (2020). Approche multimodale d’analyse des adaptations osseuses ex-vivo.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
culture ex-vivo
adaptations osseuses
micro-tomographie à rayons X
corrélation d’images
analyse multimodale
os trabéculaire

abstract:
La culture ex-vivo est une méthode expérimentale qui consiste à maintenir en vie des tissus biologiques hors de leur milieu physiologique d’origine. Des échantillons sont prélevés de donneurs et placés dans un bioréacteur qui vise à reproduire un environnement similaire à celui rencontré dans l’organisme vivant. Cette méthode expérimentale a pour avantage de permettre la réalisation d’essais et de mesures qu’il serait autrement impossible d‘effectuer directement sur des sujets vivants pour des raisons éthiques ou techniques.

La culture ex-vivo est utilisée notamment pour étudier les modifications de l’os trabéculaire en réponse à l’application d’une stimulation mécanique. Contrairement aux expérimentations in-vivo, qui sont réalisées sur des modèles animaux vivants, la culture ex-vivo permet une étude plus approfondie du tissu en contrôlant l’environnement dans lequel il évolue. Cependant, la caractérisation des changements subis lors de la culture a été identifiée comme étant un aspect à améliorer dans la mise en place de ce type d’expérimentation. La combinaison de multiples méthodes de mesure pour documenter les changements subis durant la période de culture est une approche rarement utilisée, malgré le fait qu’il soit reconnu important dans la littérature de considérer plusieurs facteurs pour évaluer la qualité osseuse.

L’objectif de cette thèse est de valider l’hypothèse que le suivi des adaptations osseuses issues de culture ex-vivo peut être amélioré par la combinaison de multiples modalités de mesure. Pour ce faire, un modèle de culture ex-vivo a été utilisé pour générer des adaptations osseuses par l’application d’un chargement mécanique. En raison de leur caractère non destructif et de leur haut niveau de résolution, la corrélation d’images et la micro-tomographie à rayons X ont été identifiées comme étant des méthodes de mesure potentielles pour caractériser l’évolution des échantillons durant la période de culture. Préalablement à leur utilisation, une série d’expérimentations a été effectuée pour évaluer la capacité de ces méthodes à détecter des modifications du tissu osseux dans un contexte de culture ex-vivo. Les résultats ont montré la possibilité d’utiliser la micro-tomographie à rayons X pour détecter, suite à une période de culture de 14 jours, des modifications osseuses supérieures au seuil de sensibilité de mesure de la méthode. Quant à la corrélation d’images, les résultats ont démontré la possibilité d’utiliser cette méthode de mesure, sans application d’un motif stochastique à base de peinture potentiellement nuisible à l’intégrité des échantillons, pour caractériser le comportement mécanique d’échantillons osseux dans un contexte de culture ex-vivo. Une fois les méthodes de caractérisation mises en place, une analyse multimodale des adaptations osseuses issues d’une culture ex-vivo a été réalisée. Les résultats ont montré que la complémentarité des changements mesurés par micro-tomographie à rayons X et par corrélation d’images, de même que la prise en considération des adaptations locales plutôt que globales, améliorent l’interprétation des résultats d’adaptation issus de la culture.

À terme, ce projet doctoral a contribué à l’avancement des connaissances relativement à la caractérisation des adaptations osseuses dans le cadre de culture ex-vivo. Sa réalisation a permis de démontrer la possibilité d’améliorer le suivi de l’évolution d’échantillons osseux par la combinaison de multiples modalités de mesure. L’utilisation d’une approche multimodale aura pour répercussion d’étendre les champs d’application de la culture ex-vivo et ainsi faire progresser les connaissances relativement au comportement du tissu osseux. La culture ex-vivo pourra éventuellement être utilisée pour étudier de nombreux phénomènes liés au processus de remodelage osseux dont la croissance, la résorption, l’ostéoporose, le renforcement osseux dû à l’application de mise en charge, l’incidence de fracture, l'ostéointégration, etc.


identifier: Kabore, Aguérata  (2020). Modélisation hygrothermique de l'enveloppe du bâtiment avec le matériau de chanvre.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
chanvre
matériaux biosourcés
écologiques
comportement hygrothermique
performance thermique
code de construction

abstract: La construction de bâtiment en béton de chanvre est une technique ancienne qui connait un nouvel essor aujourd’hui en France grâce à sa performance énergétique dans tout le cycle de vie d’un bâtiment. Ce point fort permet de considérer le béton de chanvre comme un matériau prometteur pour la construction durable à l’avenir. Ce béton est un matériau de construction renouvelable et écologique relativement récent au Canada et inutilisé en Afrique de l’ouest, plus précisément au Burkina Faso. Cependant, le béton de chanvre s’inscrit dans la tendance actuelle de l’utilisation des matériaux biosourcés. Il a une empreinte écologique favorable, contribuant à la réduction des émissions de GES. De ce fait, l’intégration de ce béton dans la construction canadienne et burkinabé est primordiale et bénéfique du point de vue développement durable. Ce travail consiste à trouver une alternative de construction traditionnelle par l’intégration de matériaux nouveaux et surtout avec une empreinte écologique pour l’amélioration de la performance hygrothermique de l’enveloppe du bâtiment. D’où notre intérêt se penche à l’étude des performances du béton de chanvre en tant que matériau et surtout son intégration et son comportement hygrothermique dans le système d’enveloppe étudiée. Les résultats de la simulation avec le logiciel WUFI Pro 6.2 des murs dans le cadre d’une étude pour la ville de Montréal ont révélé que le béton de chanvre présente une excellente qualité de régulation de la chaleur et de l’humidité, donc aucun problème de dégradation causé par l’humidité n’est détecté pour des infiltrations d’eau de moins de 5m3/m2h. Toute fois pour un taux de pluie battante de plus de 5% pendant toute l’année, que le mur soit en laine de verre ou béton de chanvre, son coté extérieur ne supporte pas. Pour la ville de Dori, les résultats de la simulation avec le logiciel WUFI Pro 6.2 des murs de l’étude ont révélé que le béton de chanvre présente une excellente qualité de régulation de la chaleur quel que soit la quantité de fraction de rayonnement solaire incident envoyée à sa surface extérieure en plus de la température extérieure. En effet, les températures de la surface intérieure des murs en béton de chanvre tournent autour de 21,6 ℃ à 24,5 ℃ comparativement aux murs en brique de terre comprimée et en bloc de ciment, dont la température intérieure est entre 21 ℃ et 27 ℃ respectivement 19 ℃ et 29 ℃. En conclusion, le béton de chanvre semble être un excellent matériau à intégrer dans la construction canadienne et burkinabé tout en respectant les codes de construction.


identifier: Khan, Shehryar  (2020). Design and development of intelligent actuator control methodologies for morphing wing in wind tunnel.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

abstract:
In order to protect our environment by reducing the aviation carbon emissions and making the airline operations more fuel efficient, internationally, various collaborations were established between the academia and aeronautical industries around the world. Following the successful research and development efforts of the CRIAQ 7.1 project, the CRIAQ MDO 505 project was launched with a goal of maximizing the potential of electric aircraft. In the MDO 505, novel morphing wing actuators based on brushless DC motors are used. These actuators are placed chord-wise on two actuation lines. The demonstrator wing, included ribs, spars and a flexible skin, that is composed of glass fiber. The 2D and 3D models of the wing were developed in XFOIL and Fluent. These wing models can be programmed to morph the wing at various flight conditions composed of various Mach numbers, angles of attack and Reynolds number by allowing the computation of various optimized airfoils. The wing was tested in the wind tunnel at the IAR NRC Ottawa.

In this thesis actuators are mounted with LVDT sensors to measure the linear displacement. The flexible skin is embedded with the pressure sensors to sense the location of the laminar-to-turbulent transition point. This thesis presents both linear and nonlinear modelling of the novel morphing actuator. Both classical and modern Artificial Intelligence (AI) techniques for the design of the actuator control system are presented. Actuator control design and validation in the wind tunnel is presented through three journal articles; The first article presents the controller design and wind tunnel testing of the novel morphing actuator for the wing tip of a real aircraft wing. The new morphing actuators are made up of BLDC motors coupled with a gear system, which converts the rotational motion into linear motion. Mathematical modelling is carried out in order to obtain a transfer function based on differential equations. In order to control the morphing wing it was concluded that a combined position, speed and current control of the actuator needs to be designed. This controller is designed using the Internal Model Control (IMC) method for the linear model of the actuator. Finally, the bench testing of the actuator is carried out and is further followed by its wind testing. The infra red thermography and kulite sensors data revealed that on average on all flight cases, the laminar to turbulent transition point was delayed close to the trailing edge of the wing.

The second journal article presents the application of Particle Swarm Optimization (PSO) to the control design of the novel morphing actuator. Recently PSO algorithm has gained reputation in the family of evolutionary algorithms in solving non-convex problems. Although it does not guarantee convergence, however, by running it several times and by varying the initialization conditions the desired results were obtained. Following the successful computation of controller design, the PSO was validated using successful bench testing. Finally, the wind tunnel testing was performed based on the designed controller, and the Infra red testing and kulite sensor measurements results revealed the expected extension of laminar flows over the morphing wing.

The third and final article presents the design of fuzzy logic controller. The BLDC motor is coupled with the gear which converts the rotary motion into linear motion, this phenomenon is used to push and pull the flexible morphing skin. The BLDC motor itself and its interaction with the gear and morphing skin, which is exposed to the aerodynamic loads, makes it a complex nonlinear system. It was therefore decided to design a fuzzy controller, which can control the actuator in an appropriate way. Three fuzzy controllers were designed each of these controllers was designed for current, speed and position control of the morphing actuator. Simulation results revealed that the designed controller can successfully control the actuator. Finally, the designed controller was tested in the wind tunnel; the results obtained through the wind tunnel test were compared, and further validated with the infra red and kulite sensors measurements which revealed improvement in the delay of transition point location over the morphed wing.


identifier: Chapon, Arthur  (2020). Application au contrôle non destructif ultrasonore d'un algorithme de déconvolution utilisant des réseaux de neurones convolutifs.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
contrôle non destructif
ultrason
réseau de neurones
traitement du signal
éléments finis

abstract:
Par rapport à d’autres méthodes de contrôle non destructif, comme la radiographie, on peut reprocher aux ultrasons leur manque de résolution et/ou de pénétration à l’intérieur du volume d’une pièce. Le but de cette étude est de proposer une méthode de traitement des signaux ultrasonores A-Scans, imitant la déconvolution mais utilisant des techniques d’apprentissage machine. La déconvolution permet d’obtenir de très bons résultats en théorie mais perd beaucoup en efficacité en pratique. L’objectif est double : permettre une inspection à une fréquence plus faible de manière à ce que le signal soit moins atténué tout en conservant une résolution équivalente voire meilleure. L’entrainement de l’algorithme d’apprentissage machine devait s’effectuer avec le minimum de cas expérimentaux, c’est pourquoi des simulations ont été utilisées.

Ainsi une architecture de réseau de neurones à couche de convolution a été développée. L’apprentissage, supervisé, s’est fait avec des simulations par éléments finis générées avec Pogo, un logiciel utilisant le calcul sur carte graphique. Ces simulations ont été traitées pour les rendre plus vraisemblables. Des mesures expérimentales ont été menées pour tester la résolution de l’algorithme. Des réflecteurs éloignés d’une demi-longueur d’onde à 2.25 MHz dans de l’aluminium ont pu être distingués. Un bruit expérimental et amplifié à 20 puis 5 dB a été ajouté. La résolution maximale diminue mais le nombre de fausses détections augmente avec le bruit.

Deux exemples d’utilisation du réseau de neurones développé ici sont présentés. Dans un premier temps, la résolution axiale d’une image produite par une méthode de focalisation en tout point (TFM) a été sensiblement améliorée en traitant préalablement les données avec le CNN. Deux interfaces distantes de 0.96 mm dans de l’aluminium sont très facilement distinguables alors qu’elle ne le sont pas sur une image TFM classique. Une tentative d’identification de réflecteur en dessinant le contour d’une interface est aussi présentée.


identifier: Bretin, Rémy  (2020). Cellular automaton development for the study of the neighborhood effect within polycrystals stress-fields.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
automate cellulaire
fatigue
effet de voisinage
polycrystaux
éléments finis
schéma auto-cohérent
inclusion d’Eshelby

abstract:
The objective of this Ph.D. project was to develop an analytical model able to predict the heterogeneous micromechanical fields within polycrystals for a very low computational cost in order to evaluate a material fatigue life probability. Many analytical models already exist for that matter, but they have disadvantages: either they are not efficient enough to rapidly generate a large database and perform a static analysis, or the impacts of certain heterogeneities on the stress fields, such as the neighborhood effect, are neglected. The mechanisms underlying the neighborhood effect, which is the grain stress variations due to a given close environment, are unheralded or misunderstood.

A finite element analysis has been carried out on this question in the case of polycrystals oriented randomly with a single phase submitted to an elastic loading. The study revealed that a grain stress level is as much dependent on the crystallographic orientation of the grain as the neighborhood effect. Approximations were drawn from this analysis leading to the development of an analytical model, the cellular automaton. The model applies to regular polycrystalline structures with spherical grains and its development was conducted in two steps: first in elasticity then in elasto-plasticity.

In elasticity, the model showed excellent predictions of micromechanical in comparison to the finite element predictions. The model was then used to evaluate the worst grain-neighborhood configurations and their probability to occur. It has been shown in the case of the iron crystal that certain neighborhood configurations can increase by 2 times a grain stress level.

In elasto-plasticity, the model underestimates the grains plasticity in comparison to the finite element predictions. Nonetheless, the model proved its capacity to identify the worst grain-neighborhood configurations leading important localized plasticity. It has been shown that grains elastic behaviors determine the location and the level of plasticity within polycrystals in the context of high cycle fatigue regime. The grains undergoing the highest resolved shear stress in elasticity are the grains plastifying the most in high cycle fatigue regime.

A statistical study of the neighborhood effect was conducted to evaluate the probability of the true yield stress (stress level applied to the material for which the first sign of plasticity would occur in a grain). The study revealed, in the case of the 316L steel, a significant difference between the true elastic limit at 99% and 1% probability, which could be one of the causes of the fatigue life scatter often observed experimentally in high cycle fatigue regime.

Further studies on the effect of a free surface and the morphology of the grains were carried out. The study showed that a free surface have the effect to spread even more the grains stress levels distributions. The neighborhood effect approximations used in the developed model were unaffected by a free area. The grains morphology also has shown to have a significant impact on the stress fields. It has been shown that in the case of a high morphology ratio, the stress variations induced by the morphology of the grains are as important as those induced by the neighborhood effect.


identifier: Beaudoin, Audrey  (2020). Évolution de l'érosion interne dans un barrage en remblai suite au franchissement de noyau.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
franchissement de noyau
érosion de contact
érosion régressive
barrage en remblai
corrélation d’images numériques
méthode des éléments finis
COMSOL

abstract:
La sécurité des digues et barrages est un enjeu important. En cas d’évènements météorologiques exceptionnels, il est possible que le niveau d’eau du réservoir s’élève au-dessus du niveau d’opération maximal de conception. Si le niveau d’eau dépasse la crête du noyau et si les matériaux en contact à la crête du barrage ont des granulométries incompatibles, le phénomène d’érosion interne peut être observé. Ce projet de maîtrise a comme objectif d’étudier l’évolution dans le temps de l’érosion interne suivant le franchissement de noyau, en tenant compte des forces d'écoulement et des conditions non saturées. L’hypothèse principale est qu’en présence de matériaux granulaires sensible à l’érosion interne d’un point de vue granulométrique, l’érosion interne sera initiée là où les forces d’écoulement sont plus grandes.

Afin de vérifier cette hypothèse, une modélisation numérique ainsi que deux essais ont été effectués dans une cuve. Pour chaque essai, un noyau de forme trapézoïdale entouré d’un matériau granulaire grossier ne respectant pas les critères de filtres ont été mis en place. Les niveaux d’eau ainsi que les succions ont été suivis à l’intérieur du noyau à l’aide de piézomètres et de capteurs de pression. Les essais ont été filmés et les sédiments ont été recueillis dans une colonne de sédimentation. En présence d’érosion, le prélèvement d’échantillons pour l’analyse des solides totaux dans le temps a également été effectué. Ensuite, le logiciel d’éléments finis COMSOL a été utilisé afin de modéliser l’écoulement d’eau en régime transitoire en considérant des conditions non saturées.

Les essais en cuves filmés combinés à la modélisation numérique permettent d’effectuer le lien entre les niveaux d’eau, les gradients hydrauliques, les vitesses d’écoulement, le taux d’érosion ainsi que l’évolution de la géométrie du noyau dans le temps. Finalement, les mécanismes d’initiation de l’érosion interne, soit dans le cas présent l’érosion de contact ainsi que l’érosion régressive, ont été évalués. Il est recommandé de pousser plus loin l’analyse des séquences d’images combinée à la modélisation numérique.


identifier: Soleimani Samarin, Roghaiyeh  (2020). Learning from imbalanced data in face re-identification using ensembles of classifiers.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
déséquilibre des classes
apprentissage d’ensemble
bagging
boosting
mesure de la performance
mesure-F
outils de visualisation
ré-identification du visage
vidéo surveillance

abstract:
Face re-identification is a video surveillance application where systems for video-to-video face recognition are designed using faces of individuals captured from video sequences, and seek to recognize them when they appear in archived or live videos captured over a network of video cameras. Video-based face recognition applications encounter challenges due to variations in capture conditions such as pose, illumination etc. Other challenges in this application are twofold; 1) the imbalanced data distributions between the face captures of the individuals to be re-identified and those of other individuals 2) varying degree of imbalance during operations w.r.t. the design data. Learning from imbalanced data is challenging in general due in part to the bias of performance in most two-class classification systems towards correct classification of the majority (negative, or non-target) class (face images/frames captured from the individuals in not to be re-identified) better than the minority (positive, or target) class (face images/frames captured from the individual to be re-identified) because most two-class classification systems are intended to be used under balanced data condition. Several techniques have been proposed in the literature to learn from imbalanced data that either use data-level techniques to rebalance data (by under-sampling the majority class, up-sampling the minority class, or both) for training classifiers or use algorithm-level methods to guide the learning process (with or without cost sensitive approaches) such that the bias of performance towards correct classification of the majority class is neutralized. Ensemble techniques such as Bagging and Boosting algorithms have been shown to efficiently utilize these methods to address imbalance. However, there are issues faced by these techniques in the literature: (1) some informative samples may be neglected by random under-sampling and adding synthetic positive samples through upsampling adds to training complexity, (2) cost factors must be pre-known or found, (3) classification systems are often optimized and compared using performance measurements (like accuracy) that are unsuitable for imbalance problem; (4) most learning algorithms are designed and tested on a fixed imbalance level of data, which may differ from operational scenarios;

The objective of this thesis is to design specialized classifier ensembles to address the issue of imbalance in the face re-identification application and as sub-goals avoiding the abovementioned issues faced in the literature. In addition achieving an efficient classifier ensemble requires a learning algorithm to design and combine component classifiers that hold suitable diversity-accuracy trade off. To reach the objective of the thesis, four major contributions are made that are presented in three chapters summarized in the following. In Chapter 3, a new application-based sampling method is proposed to group samples for under-sampling in order to improve diversity-accuracy trade-off between classifiers of the ensemble. The proposed sampling method takes the advantage of the fact that in face re-identification applications, facial regions of a same person appearing in a camera field of view may be regrouped based on their trajectories found by face tracker. A partitional Bagging ensemble method is proposed that accounts for possible variations in imbalance level of the operational data by combining classifiers that are trained on different imbalance levels. In this method, all samples are used for training classifiers and information loss is therefore avoided.

In Chapter 4, a new ensemble learning algorithm called Progressive Boosting (PBoost) is proposed that progressively inserts uncorrelated groups of samples into a Boosting procedure to avoid loosing information while generating a diverse pool of classifiers. From one iteration to the next, the PBoost algorithm accumulates these uncorrelated groups of samples into a set that grows gradually in size and imbalance. This algorithm is more sophisticated than the one proposed in Chapter 3 because instead of training the base classifiers on this set, the base classifiers are trained on balanced subsets sampled from this set and validated on the whole set. Therefore, the base classifiers are more accurate while the robustness to imbalance is not jeopardized. In addition, the sample selection is based on the weights that are assigned to samples which correspond to their importance. In addition, the computation complexity of PBoost is lower than Boosting ensemble techniques in the literature for learning from imbalanced data because not all of the base classifiers are validated on all negative samples. A new loss factor is also proposed to be used in PBoost to avoid biasing performance towards the negative class. Using this loss factor, the weight update of samples and classifier contribution in final predictions are set according to the ability of classifiers to recognize both classes.

In comparing the performance of the classifier systems in Chapter 3 and 4, a need is faced for an evaluation space that compares classifiers in terms of a suitable performance metric over all of their decision thresholds, different imbalance levels of test data, and different preference between classes. The F-measure is often used to evaluate two-class classifiers on imbalanced data, and no global evaluation space was available in the literature for this measure. Therefore, in Chapter 5, a new global evaluation space for the F-measure is proposed that is analogous to the cost curves for expected cost. In this space, a classifier is represented as a curve that shows its performance over all of its decision thresholds and a range of possible imbalance levels for the desired preference of true positive rate to precision. These properties are missing in ROC and precision-recall spaces. This space also allows us to empirically improve the performance of specialized ensemble learning methods for imbalance under a given operating condition. Through a validation, the base classifiers are combined using a modified version of the iterative Boolean combination algorithm such that the selection criterion in this algorithm is replaced by F-measure instead of AUC, and the combination is carried out for each operating condition.

The proposed approaches in this thesis were validated and compared using synthetic data and videos from the Faces In Action, and COX datasets that emulate face re-identification applications. Results show that the proposed techniques outperforms state of the art techniques over different levels of imbalance and overlap between classes.


identifier: Rioux, Marc-Denis  (2020). Étude de la réponse dynamique d'une structure existante avec prise en compte de l'interaction dynamique sol-structure dans le contexte de l'Est du Canada.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
interaction-sol-structure
éléments finis
Est du Canada
évaluation sismique
argile
structure
bâtiment
béton armé

abstract:
Ce travail quantifie l’impact de la prise en considération de l’interaction dynamique sol-structure (IDSS) dans le processus d’évaluation sismique d’un bâtiment institutionnel type du Québec construit sur un dépôt de sol postglaciaire dans le contexte sismique de l’Est du Canada. Pour y parvenir, des analyses comparatives de la réponse d’une structure sous sollicitation sismique ont été réalisées suivant des approches d’analyse sismique de complexité croissante, soit la méthode pseudo-dynamique, l’analyse temporelle non-linéaire sans considération de l’IDSS, l’analyse temporelle non-linéaire avec considération de l’IDSS via la méthode des sous-structures et finalement l’analyse temporelle non-linéaire d’un modèle couplé sol-structure.

Le système structural étudié provient d’un bâtiment institutionnel typique des années 1970 dont le système de résistance aux forces sismiques est composé de quatre cadres en béton armé de trois travées et trois étages. L’analyse s’est concentrée sur l’étude individuelle d’un des cadres du bâtiment. Le cadre possède une hauteur de 12,2 m et une largeur de 20 m.

Le dépôt de sol considéré est un emplacement de catégorie E situé dans le bassin de l’ancienne mer de Champlain dans les environs de la vallée de Breckenridge Creek (QC). Il s’agit d’un dépôt argileux profond ayant fait l’objet d’une vaste campagne d’investigation géotechnique par la Commission géologique du Canada (Crow et al., 2017).

La modélisation numérique de la structure et du dépôt de sol est réalisée dans le logiciel OpenSees. Des modèles bidimensionnels sont développés afin d’étudier la réponse dynamique de la structure sans prise en compte de l’IDSS, l’interaction cinématique, la réponse dynamique de la structure avec prise en compte de l’IDSS avec la méthode des sous-structures et la réponse dynamique de la structure dans un modèle global sol-structure. La non-linéarité du sol est modélisée avec une loi de comportement non-linéaire avancée capable de considérer l’écrouissage isotropique et la réduction du module de cisaillement en fonction de la déformation de cisaillement. Les accélérations des différents étages, les déplacements relatifs ainsi que les efforts dans les colonnes sont enregistrés pour chaque approche de modélisation et servent de base de comparaison pour évaluer l’impact de l’IDSS sur la réponse de la structure.

Pour le cas étudié, les résultats montrent que la méthode des sous-structures peut-être efficacement appliquée à des situations où la sismicité anticipée est faible à modérée, c’est-à-dire des situations ou la non-linéarité des systèmes (sol et structure) demeure marginale. Dans le cas de forts séismes, où la non-linéarité des systèmes est importante, l’utilisation de la méthode directe est préférable à condition de simuler : (a) la non-linéarité de la structure, afin de capturer la perte de résistance et les modifications à la rigidité en cours de chargement dynamique, (b) la non-linéarité du sol au moyen d’une courbe adéquate de réduction de module permettant de simuler correctement le comportement hystérétique du sol, et (c) l’impact du poids de la structure sur les contraintes effectives de confinement du sol.

Les résultats montrent également que la prise en considération de l’IDSS mène généralement, pour les situations qui sont considérées dans le présent travail, à une réduction des efforts et des accélérations aux étages de la structure (jusqu’à 30 %), mais entraine une augmentation des déplacements relatifs (de 12 à 30 % selon les étages). Ces résultats sont similaires à ceux rapportés dans la littérature. Les résultats montrent également que les déplacements du sol de fondation entrainent une modification importante de la réponse structurale qui n’est pas capturée par la méthode des sous-structures.