identifier: Mokhbi, Said  (2016). Étude de faisabilité et développement d'une procédure de récupération et de réhabilitation des abrasifs routiers en vue de leur utilisation.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Abrasifs Recyclage.

subject: Matériaux granulaires.

subject: Abrasifs Analyse.

subject: Abrasifs Décontamination.

subject: Abrasifs Propriétés.

subject: Revêtements bitumineux Conception et construction.

subject: recyclage

subject: hydrocyclonnage

subject: enfouissement

abstract:
Cette thèse à caractère expérimental s’inscrit dans le contexte de la recherche, de l’identification et de la validation de solutions pratiques et économiques qui permettraient de réutiliser des millions de tonnes de matériaux granulaires d’abrasifs épandus chaque année au Québec pour assurer la sécurité des transports en période hivernale. A ce titre, il est bien entendu que ces solutions doivent se conformer à la Politique québécoise de gestion de matières résiduelles qui s’y applique puisqu’il s’agit de réutilisation des ressources naturelles exploitées.

Quoique cette thèse s’arrime et résume un état de l’art plutôt modeste sur ce sujet, elle a permis de mettre en évidence et de comparer, pour une première fois, certaines caractéristiques physiques et chimiques des abrasifs avant et après un cycle hivernal.

Elle a permis également d’identifier une solution valable et pratique de décontamination rendant les abrasifs récupérés, après un cycle hivernal, aptes à une réutilisation au sein de la D.T du MTQ de l’Outaouais ainsi de la ville de Granby.

Elle se penche donc, dans un premier temps, sur l’évaluation de la nature et du degré de la contamination des abrasifs et porte un jugement sur leur milieu récepteur qu’est la chaussée après un cycle hivernal. A cet effet, la caractérisation chimique des prélèvements effectués dans deux régions administratives et géologiques différentes du Québec, permet de constater et d’asseoir peut-être la similitude de la nature de leur contamination, et de justifier d’en poser au moins l’hypothèse. Et c’est là une autre contribution. En effet, il ressort de l’analyse expérimentale que l’exposition de ces abrasifs à l’environnement des chaussées les a contaminés aux hydrocarbures C10-C50 et à certains métaux, principalement le zinc, le cuivre et le plomb. Cette étude expérimentale pionnière a également révélé que la répartition des métaux concernait toutes les fractions granulaires des résidus mais toutefois avec une prédominance marquée pour les fines < 80 μm et le fuseau 630 μm-2.5 mm. Cette thèse a finalement dégagé que les abrasifs sont également contaminés par des matières organiques, animales et végétales et des poussières, d’où encore la nécessité de les nettoyer avant réutilisation.

Elle se penche, dans un second temps sur l’évolution des propriétés intrinsèques et mécaniques des abrasifs après leur nettoyage. Le comportement des abrasifs montre une dégradation de leurs propriétés intrinsèques, due essentiellement à une transformation de leur fuseau granulométrique qui rétrécit, laquelle résulte des efforts principalement de compression entre le passage du trafic et la chaussée, notamment sous l’effet combiné du passage des roues des véhicules et de plusieurs autres paramètres tels que l’eau et le contact avec d’autres matériaux. Il n’en demeure pas moins qu’ils conservent toutefois des propriétés mécaniques qui les classent dans la catégorie 1 des matériaux fins de la norme NQ 2560-11/2002. La granularité des abrasifs lavés permet ainsi de les classer dans le fuseau AB-10 de la norme NQ 2560-114-VI/2002 et sont de ce fait, adaptés pour être possiblement réutilisés comme abrasifs composés de granulats concassés, pour un autre cycle hivernal. De plus, les résultats des essais effectués permettent de classer les abrasifs dans la catégorie 3 des «Lignes directrices relatives à la gestion de béton, de brique, d’asphalte et de pierre de taille ». Cette classification ouvre la voie à un certain nombre de possibilités de réutilisation d’autant plus qu’il ressort dans cette analyse expérimentale que leur potentiel de lixiviation est faible, laquelle avait toutefois été établi dans l’état de l’art.

Cette étude a enfin recherché, dans un troisième temps, les différentes possibilités de réutilisation des abrasifs en accord avec les lois, les normes et les règlements en vigueur au Québec.

Deux applications dans les enrobés sont à ce titre réalisées. Le premier mélange bitumineux est formulé et produit avec succès, soit un enrobé EB 10-S avec un apport atteignant 60% d’abrasifs. Le second mélange formulé et produit est un enrobé GB 20 avec un apport de 35% d’abrasifs. Quoique les deux formulations aient passé les exigences associées aux essais de compression, la seconde formulation a échoué aux exigences de la norme associée à l’orniéreur.

Il n’en demeure pas moins qu’avec des teneurs moindres, la réutilisation dans les enrobés demeure une alternative économiquement supérieure et beaucoup plus avantageuse que l'enfouissement.


identifier: Nourbakhsh, Sayed Salman  (2016). Validation of a virtual prototyping method using computed torque and ILC as controllers on a parallel robot.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

format: application/pdf application/pdf

subject: Prototypes Simulation par ordinateur.

subject: Robots parallèles Modèles mathématiques.

subject: Régulateurs électroniques.

subject: Couple (Mécanique)

subject: apprentissage

subject: commande

subject: itératif

subject: prototypage

subject: virtuel

subject: validation

subject: Couple pré-calculé

subject: ILC

subject: CATIA V6

subject: SimMechanics

abstract: This thesis validates a new method of virtual prototyping: a macro that automatically generates a dynamic model from CATIA V6 and exports the model to SimMechanics. Until now, engineers who need to verify their design with a dynamic model have either had to calculate it by hand, or manually input all the necessary parameters in SimMechanics or other software. Both of these methods are time-consuming and often lead to mistakes. To demonstrate the relative difficulty of the hand-calculation method, we begin by presenting our dynamic model of a four-bar parallel robot that we calculated using the Lagrange method. At this stage we also calculated a computed torque controller that is used later when comparing the performance of the macro-generated dynamic model to the actual robot. The rest of our thesis shows how the new macro replaces both the hand-calculation and manualentry methods of dynamic modeling, and vastly simplifies the task of calculating the computed-torque controller. We used the macro to export a dynamic model to SimMechanic, where we then added a sensor and actuator to complete the dynamic model of our four-bar parallel robot. The macro-generated model was tested in simulations using three combinations of controller: computed torque alone, computed torque with P-type iterative learning control (ILC), and computed torque with PD-type ILC. The third combination produced the best results, that is, the lowest error value. To validate the performance of the model, we then tested the performance of the real robot using the same three combinations of controllers. Note that the computed torque used here is the one that was generated by the macro. Again the results show that the combination of PD-type ILC and computed torque functions best. However, the error was bigger in the practical experiment than it was in thesimulation, which used the macro-generated dynamic model. This difference is likely because our dynamic model does not consider several factors that affect the real robot, such as friction, the mass of screws and bolts, the moment of inertia of the rotor and pulleys, and the stiffness of the timing belt. For the sake of simplicity, our dynamic model was not intended to take all these factors into account. Therefore, the fact that the simulation results closely match those of the practical experiment serves to validate this new method of virtual prototyping.


identifier: Merouchi, Abdelghani  (2016). Caractérisation de revêtement anti-effluve à base de carbure de silicum pour les machines haute tension.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Revêtements époxy Analyse.

subject: Carbure de silicium.

subject: Revêtements époxy Propriétés électriques Modèles mathématiques.

subject: Isolants électriques Détérioration.

subject: Machines tournantes.

subject: Haute tension.

subject: anti-effluve

subject: revêtement

subject: composites époxy/SiC

subject: simulation numérique

subject: gradient de potentiel résistif

abstract:
Dans les grandes machines tournantes de haute tension, le système d’isolation est continuellement soumis à des contraintes multiples provoquant des dégradations importantes de ses propriétés électriques réduisant ainsi la durée de sa vie utile. L’utilisation d’un revêtement anti-effluves dans les têtes de bobines, est l’une des techniques utilisées pour la suppression des décharges partielles de type couronne et assurer une meilleure protection de l’équipement.

Les composites époxy/SiC sont couramment utilisés comme matériau à gradient de potentiel résistif pour les applications haute tension telles que la protection contre les décharges couronne de la tête de bobine des enroulements du stator des grandes machines tournantes. En fonction de la taille des grains, de la concentration et de la composition des matériaux, une large gamme de paramètres électriques peut être atteinte pour les composites époxy/SiC. Dans cette recherche, les valeurs optimisées des caractéristiques électriques du matériau à gradient de potentiel (donnant la valeur la plus basse du champ électrique maximal) ont été calculées numériquement pour une géométrie donnée, et il a été constaté que ces valeurs optimales varient dans la gamme accessible par la technologie SiC. Une autre méthode de modélisation (FEM) a été utilisée pour modéliser la même géométrie afin de valider les résultats obtenus par la méthode analytique.

La température étant un facteur non négligeable dans la conception de ces systèmes, des mesures ont été réalisées sous différentes températures dans le but d’évaluer la performance du revêtement anti-effluve en présence de contraintes thermiques; il a été montré que l’augmentation de la température diminue la résistivité électrique du SiC mais le champ électrique développé à la sortie de l’encoche ne présente pas un risque potentiel de décharges partielles dans cette région.


identifier: Javadi, Alireza  (2016). Design and implementation of hybrid series compensators for smart grid applications.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Réseaux électriques intelligents.

subject: Filtres actifs (Électronique)

subject: Transformateurs électriques.

subject: Énergies renouvelables.

subject: Électricité Distribution Qualité Contrôle.

subject: compensateur

subject: hybride

subject: filtrage actif

subject: qualité de l'énergie

subject: compensation courants harmoniques

subject: restauration de la tension

subject: correction puissance réactive

subject: compensateur série sans transformateur de couplage

subject: puissance instantanée

abstract:
The vision of future modern grids goes through the increase of renewable énergies penetration while providing an efficient, reliable and sustainable power supply to consumers. According to the recent report on climate challenging the way electrical energy is produced and because of the rapid emerging of power electronics based equipment; some serious actions should be engaged. In order to achieve such promoting visions, all power grids are required to become smarter especially at the distribution level. Increasing the application of renewable energy sources and distributed generations assist these vision in the development of a modern power grid where modern equipment are becoming highly sensitive to the supplied voltage quality. Moreover, in this paradigm of design, the traditional power systems based on large concentrated power plants should be able to deal with these unpredictable sources of energy at distribution level. Under these circumstances, considerable activities were carried out aiming to render the grid more flexible and intelligent while taking the power efficiency and its environmental impacts into account. In this way, the power quality issues should be considered for the development of new type of smart grids which are more efficient and sustainable with regards to environmental constraints.

Available active and passive compensators are widely involved to improve major power quality issues. Recent trends towards realization of multitasking devices which can solve several power quality issues simultaneously, propose Hybrid active filters or Unified power quality conditioners. These versatile devices should threaten both voltage and current related issues in one place for compensation. They can significantly improve power quality issues, such as voltage distortions, voltage sags, voltage swells, voltage unbalances, and ensure a constant and reliable voltage supply to the load. On the other hand, they compensate for current problems of linear and non-linear loads, such as current harmonics, unbalances, neutral current, and load reactive power. The Hybrid series active filter (HSeAF) is among the most versatile and efficient power electronics based active power compensators. Without the shunt passive filter, the active part could operate solely to rectify for voltage problems and is commonly known as Dynamic voltage restorer.

A conventional HSeAF, targeting three-phase system, consists of a three separate series isolation transformer connected to a three-phase converter sharing a common DC link bus. The device is controlled as a variable voltage source in similar but duality manner as of Shunt active power filter. A shunt passive filter tuned for harmonic frequencies is installed to produce an alternative path for load current harmonics and reducing voltage distortions at the load terminals. The existing literature suggests utilizing the hybrid active power filters to compensate for load current related issues only, while due to the complexity and implementation outlays of such devices, it shows a significant drawback of under usage of series compensation to address such power quality problems.

The present doctoral research is based on the philosophy of optimal utilization of the available resources in the most efficient way to enhance the product efficiency and to reduce the overall cost. This work proposes a novel control approach for three-phase system in which both the grid’s voltage and load current issues are treated in a co-ordination between the series active and the shunt passive filters without affecting the basic voltage or current compensation capabilities. This eventually results in a better utilization of the series active filter, reduction of the shunt passive filter rating to some extent, and ultimately in the reduction of the overall cost for a unified compensator.

Moreover, this thesis also introduces a novel transformerless topology in which the threephase configuration is split into separate devices. It is then possible to extent the Series active power compensation based for three-phase systems with three or four wires to single-phase or bi-phase systems. This newly transformerless hybrid series active filter (THSeAF) is first hosted for single-phase system where appropriate developed controllers ensure adequate operation under low profile power quality systems. The developed single-phase THSeAF concept is successfully validated through digital simulations as well as real-time extensive experimental investigations. The experimental results show that for a given laboratory test conditions with highly polluted nonlinear loads, the active compensator ride of the bulky transformer is capable of compensating load current and correcting the power factor. Moreover, the performance of the THSeAF under polluted grid supply with voltage harmonics, sags, and swells, demonstrates regulated and reduced voltage distortions at the load’s terminals.

Following this successful transformerless configuration, and to integrate the series compensation concepts dedicated for power quality improvement of distribution network, the three-phase configuration is anticipated. Three-phase control strategies developed previously for the HSeAF are applied to the proposed topology to make the point of common coupling (PCC) smarter and to decentralize the control of the distribution network. This affordable solution increases the efficiency and sustainability of modern smart power systems and help higher penetration of renewable fluctuating power into the network. The off-line simulations demonstrate that the three-phase THSeAF is capable of healing voltage problems and load current issues simultaneously. The real-time experimental results, carried out on a laboratory prototype, validate successfully the proposed configuration.


identifier: Bretin, Rémy  (2016). Développement d'un modèle analytique pour l'analyse en élasticité linéaire de champs de déformation et contrainte au sein d'un polycristal. comparaison avec la méthode des éléments finis.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Polycristaux Propriétés élastiques.

subject: Méthode des éléments finis.

subject: Homogénéisation (Équations différentielles)

subject: Agrégats (Cristallographie)

subject: Automates cellulaires.

subject: Polycristaux Fatigue.

subject: cristallographique

subject: élasticité

subject: linéaire

subject: orientation

subject: modèle d’homogénéisation

subject: Calculs d’agrégats

subject: Inclusion d’Eshelby

abstract:
L’endommagement par fatigue des matériaux est un problème courant dans de nombreux domaines, dont celui de l’aéronautique. Afin de prévenir la rupture par fatigue des matériaux il est nécessaire de déterminer leur durée de vie en fatigue. Malheureusement, dues aux nombreuses hétérogénéités présentes, la durée de vie en fatigue peut fortement varier entre deux pièces identiques faites dans le même matériau ayant subi les mêmes traitements. Il est donc nécessaire de considérer ces hétérogénéités dans nos modèles afin d’avoir une meilleure estimation de la durée de vie des matériaux.

Comme première étape vers une meilleure considération des hétérogénéités dans nos modèles, une étude en élasticité linéaire de l’influence des orientations cristallographiques sur les champs de déformations et de contraintes dans un polycristal a été réalisée à l’aide de la méthode des éléments finis. Des corrélations ont pu être établies à partir des résultats obtenus, et un modèle analytique en élasticité linéaire prenant en compte les distributions d’orientations cristallographiques et les effets de voisinage a pu être développé. Ce modèle repose sur les bases des modèles d’homogénéisation classique, comme le schéma auto-cohérent, et reprend aussi les principes de voisinage des automates cellulaires. En prenant pour référence les résultats des analyses éléments finis, le modèle analytique ici développé a montré avoir une précision deux fois plus grande que le modèle auto-cohérent, quel que soit le matériau étudié.


identifier: Boudar, Oussama  (2016). Solution centralisée de contrôle d'accès basée sur la réécriture d'applications pour la plateforme Android.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Téléphones intelligents Sécurité Mesures.

subject: Informatique mobile Sécurité Mesures.

subject: Applications mobiles.

subject: Systèmes de réécriture (Informatique)

subject: Interfaces de programmation d'applications.

subject: Logiciels malveillants.

subject: contrôle des API

subject: réécriture des APK

subject: politiques de sécurité

abstract:
Bien que les méthodes API offrent de nombreux avantages ainsi qu'un grand confort lors de l'utilisation des applications Android, l'utilisation de ces dernières par des applications malicieuses peut être potentiellement dangereuse. Surtout que l'exploitation de ces méthodes par les applications malsaines n'est pas forcement détectée comme étant une action de malware. La présente étude s'intéresse à des contextes dans lesquels certains appels de méthodes API par certaines applications ne sont pas acceptables. Ces contextes peuvent être créés par une application ou par la collaboration entre plusieurs applications.

L'approche proposée par la présente étude est basée sur la réécriture des applications. En effet, un Framework de réécriture d'applications y est présenté. Celui-ci permet l'injection de certaines portions de code, responsables de la communication avec un contrôleur d'applications. Ce dernier est une application Android tierce partie, se basant principalement sur des politiques de sécurité pour le contrôle de l'ensemble des applications en temps réel.

Les résultats montrent que la solution présentée dans cette étude permet de contrôler tous les appels API sollicités par les applications malsaines, et de lutter contre la collaboration entre ces dernières pour toute tentative de création de contexte malicieux.


identifier: Fellag, Nassima  (2016). Algorithme de courtoisie : ordonnancement dans la liaison montante des réseaux LTE-Advanced.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Ressources radio Gestion.

subject: Ordonnancement (Informatique)

subject: Technologie d'évolution à long terme (Norme)

subject: Performance des réseaux (Télécommunications)

subject: agrégation

subject: porteuse

subject: LTE

subject: LTE-A

subject: courtoisie

subject: QoS

abstract: L’évolution rapide du nombre d’utilisateurs et l’apparition des nouveaux services multimédia ont motivé Third-Generation Partnership Project (3GPP) à développer de nouvelles technologies d’accès radio. De ce fait, l’agrégation de porteuses a été introduite à partir de la version 10 de LTE (LTE-Advanced) pour faire face aux demandes croissantes en termes de débit et de bande passante. Ainsi, de garantir la QoS aux différents types de services. Cependant, cette solution demeure incomplète si elle n’est pas accompagnée d’une bonne gestion de ressources. Plusieurs approches d’ordonnancement ont été proposées dans la littérature. Or, la majorité privilégie le trafic de haute priorité. Dans cette étude, une nouvelle approche d’ordonnancement dans la liaison montante des réseaux LTE-A a été développée dans le but d’assurer l’équité de service aux différentes classes de trafics et d’augmenter le nombre d’utilisateurs satisfaits dans le réseau à travers une gestion dynamique de priorités, qui permet de privilégier les trafics de basses priorités dans des intervalles de temps bien déterminés basés sur le temps d’attente moyen de chaque classe. Les résultats de simulations obtenus montrent que les paramètres de la QoS ont été bien améliorés pour les classes de basses priorités et la QoS de la classe prioritaire n’a pas été dégradée.


identifier: Essaadali, Riadh  (2016). New non-linear microwave network parameters with application to gallium nitride high electron mobility transistor modeling with x-parameters.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
paramètres X
réseau non-linéaire
paramètres non-linéaires
série
parallèle
cascade
série-à-parallèle
parallèle-à-série
modèle à base de circuit équivalent
modèle petit et grand-signal
impédance intrinsèque nonlinéaire
distraction
GaN HEMT

abstract:
High power amplifiers have been receiving increasing attention as key components responsible for a sizable portion of base station cost in wireless communication systems. Higher performance and lower cost can be achieved on a device technology and a circuit design. On the device technology, Gallium Nitride (GaN) technology brings unparalleled performance in efficiency and linearity thanks to its higher energy bandgap, higher breakdown electric field, higher electron velocity and higher operating temperature.

Large- and small- signal modeling of GaN HEMTs, which is the aim of our work, is an important step for high power amplifier designer. In general, most of the published models are accurate only in linear mode since they rely on DC and multi-bias S-parameters measurements for model parameters extraction. The availability of X-parameters measurements and their benefits compared to S-parameters presents an opportunity for incorporating non-linear data directly in the modeling process. The main objective of this research is how to exploit X-parameters to more accurately and quickly build a nonlinear device model that captures the device behavior at the fundamental and harmonic frequencies.

Nonlinear network Z-, Y-, ABCD-, T-, G- and H-parameters are essential to extract and validate large-signal model based on X-parameters. The expression of nonlinear impedances, admittances, ABCD-, T-, G- and H- are derived from X-parameters. Moreover, standard conversion rules between these nonlinear network parameters are established. The nonlinear network parameters can describe any topology of pure linear or nonlinear or a mix of linear and nonlinear components.

In this work, a new equivalent circuit modeling technique based on X-parameters measurements was proposed. The new model is subdivided into extrinsic and intrinsic parts. Extrinsic elements are extracted with a technique based on de-embedding open structure fabricated on the same wafer of the device under test and forward measurements. Xparameters of the intrinsic part are determined thanks to X-parameters de-embedding technique. The intrinsic part is modeled as a modified Pi-Network of nonlinear characteristic impedances modeling the drain-to-source, gate-to-source, drain-to-gate and gate-to-drain junctions.


identifier: Benmimoune, Abderrahmane  (2016). Mobility and resource management for 5G heterogeneous networks.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Transmission sans fil.

subject: Ressources radio Gestion.

subject: Relais radioélectriques.

subject: Optimisation mathématique.

subject: Programmation non linéaire.

subject: Processus de Markov.

subject: Polygones de Voronoi.

subject: hétérogène

subject: réseaux LTE/LTE-A

subject: allocation des ressources

subject: sélection de relais

subject: contrôle d'admission

subject: contrôle d’énergie

subject: optimisation non-linéaire

subject: théorie de la décision de Markov

subject: diagramme de Voronoi

subject: multi-saut

subject: relais

subject: réseau

abstract:
The conventional topology of current cellular networks is a star structure, where central control points usually serve as base stations (BSs). This provides the advantage of simplicity while still providing quality of service (QoS). For next-generation networks, however, this topology is disadvantageous and difficult to use due to the insufficient availability of network access. The hybrid topology radio network will thus naturally be the future mobile access network that can help to overcome current and future challenges efficiently. Therefore, relay technology can play an important role in a hybrid cellular network topology.

Today, with the recent long-term evolution-advanced (LTE-A) standards, the 3rd Generation Partnership Project (3GPP) supports a single-hop relay technology in which the radio access link between the BS and users is relayed by only one relay station (RS). With the help of multi-hop relay, however, the radio link between the BS and users can be extended to more than two hops to improve the coverage and network capacity. Multiple hops to transmit data to and from the corresponding BS results in the reduction of path loss. However, using a multi-hop relay system requires more radio resources to transmit data through different hops. More interference is also created due to a greater number of simultaneous transmissions in the network. New mobility and resource management schemes are thus important for achieving a high QoS while increasing the whole network capacity.

In the first part, the problem of relay selection and radio resource allocation is studied, and choosing how the bandwidth should be shared between direct, backhaul, and access links in multi-hop relay networks is discussed. In such a network, resource allocation plays a critical role because it manages channel access in both time and frequency domains and determines how resources are allocated for different links. The proposed solution includes a nonlinear programming technique and a heuristic method. First, the problem formulation of resource allocation and relay selection is presented to provide an integrated framework for multi-hop relay networks. Second, an analytical solution to the problem is presented using a nonlinear programming technique. Finally, an iterative two-stage algorithm is presented to address the joint resource allocation and relay selection problem in multi-hop relay networks Under backhaul and capacity limitation constraints. In particular, the first stage proposed a fast approximation analytical solution for a resource allocation algorithm that takes into account the trade-off between the optimality and the complexity of the multi-hop relay architecture; the second stage presented a heuristic relay selection strategy that considers the RS load and helps to keep the relay from being overloaded is proposed.

In the second part, the mobility problem in downlink multi-hop relay networks is addressed. In addition to the resource allocation issue, the relay selection problem is studied from a network layer perspective. Therefore, this part includes the issue of radio path selection. As an alternative to the heuristic algorithm developed in the previous part, the presented work describes the development and evaluation of a relay-selection scheme based on a Markov decision process (MDP) that considers the RS load and the existing radio-link path to improve handoff performance. First, the problem formulation of resource allocation and relay selection is presented. Second, an MDP mathematical model is developed to solve the relay selection problem in a decentralized way and to make the selection process simple. This relay selection scheme has the objective of maintaining the throughput and ensuring seamless mobility and service continuity to all mobile terminals while reducing the handoff frequency and improving handoff performance.

In the third part, the admission and power control problem of a general heterogeneous network (HetNet) consisting of several small cells (SCs) is solved. Compared to the first two parts of this work, the system is expanded from a multi-hop RS to a general SC context. This part therefore focuses only on the access link problem, assuming the capacity of the SC backhaul links are large enough not to be bottlenecks. This part mainly deals with the problem of how to maximize the number of admitted users in an overloaded system while minimizing the transmit power given a certain QoS level. First, the problem is formulated to address concerns about QoS requirements in a better way. Second, a Voronoi-based user association scheme for maximizing the number of admitted users in the system under QoS and capacity limitation constraints is proposed to find near-optimal solutions. Finally, a twostage algorithm is presented to address the joint admission and power control problem in a downlink heterogeneous SC network. In particular, the first stage proposes a dynamic call admission control policy that considers the SC load and call-level QoS while also helping to keep the system from being overloaded. The second stage presents an adaptive power allocation strategy that considers both user distribution and the density of SCs in HetNets.

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


identifier: Abdellatif, Manel  (2016). Accéleration des traitements de la sécurité mobile avec le calcul parallèle.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Logiciels malveillants Prévention.

subject: Chiffrement (Informatique)

subject: Parallélisme (Informatique)

subject: Capacité de traitement.

subject: Processeurs graphiques.

subject: Classification automatique (Statistique)

subject: détection de malwares

subject: cryptographie

subject: calcul parallèle

subject: correspondance de patrons

subject: analyse des traces des téléphones mobiles

subject: cluster

abstract:
L’accélération des traitements relatifs à la sécurité mobile est devenue l’un des problèmes les plus importants vu la croissance exponentielle et l’impact important des attaques ciblant ces plateformes. Il est important de protéger les informations sensibles au sein des téléphones mobiles à travers l’implantation de systèmes de détection de malwares ainsi que le chiffrement des données dans le but de maintenir un plus haut niveau de sécurité. En effet, pour détecter les applications malveillantes, un antivirus analyse un flux de données important et le compare avec une base de données de signatures de malwares. Malheureusement, comme le nombre de menaces augmente continuellement, le nombre de signatures de codes malveillants augmente proportionnellement. Ceci rend le processus de détection plus complexe pour les téléphones mobiles, surtout qu’ils sont limités en termes de mémoire, de batterie et de capacité de traitement. Comme le niveau de sécurité de ces systèmes s’aggrave, la capacité de calcul parallèle pour les téléphones mobiles est de mieux en mieux améliorée avec l’évolution des unités de traitement graphiques mobiles (GPU).

Dans ce mémoire, nous allons porter l’accent sur comment nous pouvons tirer profit de l’évolution des capacités de traitement parallèle des appareils mobiles afin d’accélérer la détection des logiciels malveillants ainsi que les traitements de cryptographie sur les téléphones Android. Dans ce but, nous avons conçu et mis en oeuvre une architecture parallèle pour les appareils mobiles qui exploite les capacités de calcul des GPUs mobiles et le traitement distribué sur les clusters. Une série de techniques de calcul et d’optimisation de la mémoire est proposée pour augmenter l’efficacité de la détection et le débit d’exécution.

Les résultats de ce travail de recherche nous mènent à conclure que les GPUs mobiles peuvent être utilisées efficacement pour accélérer la détection des malwares pour les téléphones mobiles ainsi que les traitements cryptographiques. Les résultats montrent également que l’architecture locale proposée sur les téléphones mobiles peut être étendue à une architecture de cluster afin d’avoir un taux d’accélération de traitement plus important lorsque les ressources du téléphone mobile sont occupées.


identifier: Kaci, Anissa  (2016). Analyse et évaluation de la sécurité dynamique du réseau électrique par le forage des mesures synchrones.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Électricité Distribution Sécurité Mesures.

subject: Réseaux électriques (Énergie) Stabilité.

subject: Données volumineuses Gestion.

subject: Exploration de données (Informatique)

subject: Forêts d'arbres décisionnels.

subject: Modèles linéaires généralisés.

subject: phaseur

subject: synchrone

subject: synchrophaseur

subject: sécurité des réseaux électriques

subject: évaluation de la sécurité dynamique (DSA)

subject: unité de mesure synchrophaseur (PMU)

subject: fouille de données

subject: forêts aléatoires

abstract:
Les synchrophaseurs (Phasor Measurement Units PMUs) sont considérés aujourd'hui comme des appareils de mesure les plus importants dans l'avenir des réseaux électriques. Dans l’optique de surveiller la sécurité du réseau de transport d’énergie et spécifiquement de fournir à l’opérateur une visibilité étendue du réseau de transport (wide-area grid visibility), les synchrophaseurs ont connu une utilisation importante en Amérique du nord. Ainsi, aux États-Unis seulement, l’installation de ces appareils est passée de 166 à 1 043 de 2010 à 2014.

Cette thèse a pour objectif de répondre à la problématique du procédé d’utilisation des mesures des synchrophaseurs pour tirer leur plein potentiel lors de leur intégration dans l’environnement opérationnel de la sécurité du réseau de transport. En effet, en vertu des qualités de mesure des synchrophaseurs telles que la précision, la latence et la visibilité, il y a le grand volume de données en temps réel à savoir gérer. À cet effet, une procédure systématique, en trois étapes, de développement des modèles de surveillance de la sécurité du réseau par le biais de phaseurs synchrones est proposée. Cette démarche s’inscrit dans le cadre d’apprentissage statistique. Le jeu de données analysé est extrait de la base de données EMS/SCADA d’Hydro-Québec (HQ) et s’échelonne sur quatre ans, à un intervalle d’une minute.

En premier lieu, suite à une étude purement statistique de la base de données, nous avons identifié les angles de phase de tension comme prédicteurs de stabilité et en conséquence, défini des limites des angles de phase où le réseau de transport semble stable. En second lieu, avec l’algorithme des forêts aléatoires (FA), nous avons établi des modèles de prévision des marges de sécurité et des transits actifs à base des prédicteurs définis. Puis une étude complète de validation a été effectuée. En troisième abord, avec l’algorithme GLM (modèle linéaire généralisé), nous avons élaboré des modèles de prévision des angles de phase de tension en fonction de leurs états antérieurs : une heure, quatre heures ou vingt-quatre heures au préalable. Le mappage de ces angles prédits sur les modèles établis par les FA nous a permis d’anticiper l’évaluation de nouvelles valeurs limites de stabilité une heure, quatre heures ou vingt-quatre heures en avance.

Notre première contribution est axée principalement sur l’utilisation d’une base de données réelle du réseau de transport d’HQ pour la conception et la validation de nos modèles. Notre deuxième contribution concerne l’utilisation des techniques de forage de données pour proposer une solution à l’évaluation rapide des limites de stabilité dynamique d’un réseau de transport. Notre troisième contribution consiste en l’identification des écarts angulaires en tant que prédicteurs de transit de puissance ainsi que des limites de stabilité dynamique associées. Par ailleurs, la quatrième contribution se résume à la conception d’une nouvelle approche reflétant le comportement dynamique réel du réseau de transport à partir des données de synchrophaseurs. Finalement, notre apport d’un point de vue économique consiste en la bonification de l’approche conventionnelle de surveillance de la sécurité dynamique par simulation avec l’apport des mesures synchronisées.

Ce travail ouvre plusieurs perspectives de recherches, à savoir : généraliser l’approche adoptée à des réseaux maillés ou non ; introduire de nouvelles fonctionnalités aux écarts angulaires (réserves réactives, injections de puissance active et réactive, les barres critiques, etc.); combiner les FA avec la logique floue afin d’améliorer la prévision des angles de phase de tension ; et enfin réaliser une étude similaire pour identifier d’autres signatures de défauts.


identifier: Brassard Simard, Antoine  (2016). Imagerie fonctionnelle de la rétine par électrorétinographie multi-angulaire.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Électrorétinographie.

subject: Rétine Imagerie.

subject: Œil Modèles mathématiques.

subject: Problèmes inverses (Équations différentielles)

subject: Ondelettes.

subject: Rétine Maladies Diagnostic.

subject: multiangulaire

subject: électrorétinogramme

subject: localisation

subject: rétinopathie

abstract:
Objectif: L’objectif de ce projet est de concevoir une méthode d’enregistrement de l’activité électrophysiologique de l’oeil permettant une image fonctionnelle de la rétine. L’objectif à long terme de ce travail est de fournir au clinicien un outil d’imagerie pour le diagnostic de certains dysfonctionnements de la rétine (rétinopathies).

Contexte: L’électrorétinogramme (ERG) plein champ est une méthode bien connue permettant de déterminer objectivement la fonction rétinienne. Cependant, cette méthode ne permet pas d’exprimer les variations locales de la réponse rétinienne à moins d’utiliser un stimulus spécifique, comme cela est fait en ERG multi-focal (mfERG). Ce travail propose une solution en deux temps. D’abord, nous proposons une méthode permettant d’enregistrer un ERG comportant plusieurs dérivations spatiales (comme dans le contexte ECG). Ensuite, nous proposons une solution au problème électromagnétique de calculer l’activité rétinienne sur plus de dipôles qu’il y a de points d’enregistrement.

Méthode: Nous avons proposé une méthode originale qui profite de la capacité qu’a l’oeil de tourner afin d’enregistrer plusieurs potentiels sur la cornée ou la peau (la méthode maERG). Cette méthode consiste à positionner 3 électrodes cutanées sur la paupière inférieure et les cathi interne et externe. Nous avons enregistré le maERG de 2 sujets sains pour 11 directions du regard pour un total de 33 électrodes virtuelles par sujet. À partir d’un modèle réaliste de conductivités et de géométries de l’oeil et de la peau, nous avons construit un modèle par éléments finis de frontières de l’oeil humain. Afin de déterminer si la méthode maERG permet la construction d’une image fonctionnelle de la rétine, nous avons comparé la qualité de reconstruction de plusieurs configurations d’électrodes du maERG avec un modèle d’un jeu d’électrodes directement en contact avec la cornée. Nous avons simulé 2 scénarios : une rétinopathie centrale et une périphérique. Nous avons propagé la topographie rétinienne simulée sur les électrodes (ce qu’on appelle le problème direct). À partir de ces mesures d’électrodes simulées, nous avons reconstruit l’activité des sources et comparé cette topographie reconstruite avec la topographie initiale en utilisant une méthode balancée de l’approche Area Under ROC-curve (AUC) ainsi qu’avec la méthode du Coefficient de Corrélation de Matthews (CCM). Nous avons ensuite utilisé les AUCs et CCMs de chaque configuration comme métrique du potentiel de la méthode maERG comme modalité d’imagerie diagnostique. Nous avons également proposé une méthode afin de réduire le rapport signal sur bruit (ou SNR) minimal, qui consiste à localiser les coefficients d’une transformée en ondelettes invariance par décalage. Finalement, pour comparer qualitativement nos résultats simulés avec des données expérimentales, nous avons reconstruit l’activité rétinienne de sujets sains.

Résultats: Chaque électrode virtuelle donnait un signal ERG différent des autres, ce qui signifie qu’il est possible d’obtenir plusieurs dérivations d’un même ERG suggérant qu’il est possible de résoudre le problème inverse. Nos simulations ont démontré qu’il était possible d’obtenir une reconstruction correcte (AUC>0.7 et CCM>0.5) seulement avec des variations horizontales du regard, un SNR de 55dB et une surface pathologique d’au minimum 5%. Nous avons également démontré qu’en localisant les coefficients de la transformée en ondelette, il était possible de réduire le SNR minimal à 30-40dB. La reconstruction d’activité rétinienne de sujets sains a donné des topographies qualitativement similaires à celles de données simulées, ce qui signifie que nos résultats simulés concordent avec la réalité.

Conclusion: Nous avons proposé une nouvelle méthode permettant l’enregistrement de plusieurs dérivations de l’ERG en profitant de la capacité de l’oeil de tourner, méthode que nous avons nommé maERG. Nous avons aussi proposé un modèle de l’oeil humain et une méthode de résolution du problème inverse afin de représenter l’activité rétinienne à partir de la position d’une parcelle, créant ainsi une nouvelle modalité d’imagerie fonctionnelle de la rétine. Malgré que notre technique nécessite un SNR élevé, nous avons démontré qu’il existe des méthodes de débruitage qui permettent d’atteindre une meilleure qualité du signal et ainsi, une bonne résolution d’imagerie rétinienne. Nous croyons que notre technique d’enregistrement de l’ERG augmentera la sensibilité de l’ERG et ainsi, permettre un diagnostic précoce et un suivi plus précis de rétinopathies.


identifier: Martin, Jean-Philippe  (2016). Évaluation d'une technique de compensation du mouvement des artères coronaires à partir d'une séquence angiographique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Artères coronaires Mouvements Simulation par ordinateur.

subject: Appareil cardiopulmonaire Mouvements Simulation par ordinateur.

subject: Imagerie tridimensionnelle.

subject: Angiographie.

subject: Angioplastie transluminale.

subject: Artères coronaires Maladies Traitement.

subject: compensation du mouvement

subject: recalage 3D/2D

subject: reconstruction 3D

subject: gabarit de déformation

subject: mouvement cardiorespiratoire

subject: filtre particulaire

subject: segmentation des bifurcations

abstract:
Une méthode de compensation du mouvement cardiorespiratoire à partir d’un biplan ou d’un monoplan angiographique est proposée. Le mouvement est estimé à partir d’un recalage 3D/2D. Le modèle 3D des artères coronaires est extrait par triangulation à partir de deux vues angiographiques avant l’intervention minimalement invasive. Les paramètres des caméras sont d’abord calibrés par une optimisation non linéaire où l’erreur de reprojection est minimisée. La sélection des artères est réalisée manuellement et la correspondance se calcule à partir de l’intersection de la ligne centrale et la droite épipolaire sur la vue associée.

Avec le modèle 3D, le mouvement cardiorespiratoire est compensé à l’aide d’un filtre particulaire. Chaque particule du système correspond aux paramètres de déformations affines appliqués à la projection 2D. Cette projection est comparée à la distance du centre des artères observée sur les angiographies. Cette distance s’obtient par le traitement des images médicales avec une série de filtres. Un filtre de vascularité est d’abord appliqué, suivi par des filtres de débruitage et de binarisation. Finalement, la transformée de distance modifiée est calculée. Un algorithme est aussi présenté afin de segmenter les bifurcations des artères coronaires tout en minimisant le bruit.

Les particules sont échantillonnées en favorisant celles minimisant la distance entre les artères et les bifurcations. De manière itérative, le filtre de particules recommence le processus de génération, d’évaluation et d’échantillonnage des particules en contraignant davantage les paramètres de déformation.

Un simulateur de mouvement cardiorespiratoire est utilisé en deux temps. Il sert d’abord à construire un gabarit de paramètres de déformation servant à limiter l’espace de génération des particules du système durant tout le cycle cardiaque. Grâce aux positions 3D connues des artères, le simulateur sert aussi à mesurer et valider l’efficacité de la méthode de compensation du mouvement cardiorespiratoire suggérée.


identifier: Sebei, Sonya  (2016). Conversion optimale de la puissance fournie par une pile à combustible microbienne.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Piles à combustible microbiennes.
Convertisseurs électriques.
Impédance électrique.
Commutation (Électricité)
connexion
électrique
intermittent
optimal
puissance
adaptation des impédances
convertisseur BOOST
conversion optimale

abstract:
La pile à combustible microbienne (PCM) est un système électrochimique et biologique qui produit de l’électricité à partir de l’oxydation des composés organiques présents dans le combustible (eaux usées). Elle consiste en un réacteur dans lequel les bactéries présentes dans le compartiment anodique dégradent la matière organique et libèrent des électrons qui seront dirigés à travers un circuit externe reliant les deux électrodes. Bien que ce système permette à la fois le traitement des eaux usées et la production de l’énergie électrique, de nombreux obstacles retardent son implantation industrielle. La puissance électrique générée par la PCM dépend de plusieurs facteurs entre autres la concentration du substrat, la température et le pH. Ces perturbations fréquentes et inévitables font varier la résistance interne, par conséquent, diminuer la puissance générée. Un branchement continu de la PCM à une charge occasionne la diminution de la puissance dans le temps.

Dans cette étude, l’approche de la connexion intermittente a été utilisée pour permettre d’adapter les impédances afin de régler le problème de la diminution de la puissance du mode d’opération continu de la PCM. Un ajustement dynamique du commutateur, qui assure le mode intermittent, a permis d’atteindre la puissance optimale en tout temps. Deux scénarios ont été réalisés afin de comparer entre la puissance générée en mode continu et intermittent.

Le premier scénario est la commande par bornes de tension du commutateur intégré entre la PCM et la charge (un condensateur en parallèle avec une résistance). La commande du commutateur a été possible grâce à l’ajustement des seuils de tension minimal et maximal mesurés aux bornes du condensateur. Les résultats expérimentaux ont permis de conclure qu’effectivement la connexion intermittente de la PCM permet d’atteindre de meilleures performances en puissance à long terme.

Le deuxième scénario est la connexion intermittente du modèle électrique équivalent de la PCM afin d’alimenter une pile. Un convertisseur BOOST a été intégré entre le commutateur et la pile. Les résultats de simulation ont montré que l’ajustement du rapport cyclique du commutateur a permis au mode intermittent d’atteindre les performances du mode continu. Cependant, le modèle électrique équivalent de la PCM ne décrit pas son aspect biologique. Ce dernier provoque une dégradation des performances de la PCM à long terme lorsqu’elle est branchée en continu.


identifier: Guittard, Alexandre  (2016). Étude spatio-temporelle de la contamination en métaux traces du Rio Santa, Pérou.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Eau Pollution Pérou Santa (Fleuve)

subject: Métaux lourds Aspect de l'environnement.

subject: Sédiments (Géologie) Teneur en métaux lourds.

subject: Eau Analyse.

subject: Sédiments (Géologie) Analyse.

subject: Cordillère Blanche

subject: Rio Santa

subject: éléments traces métalliques

subject: contamination

subject: protocoles d’extractions

subject: activité minière

subject: changements climatiques

abstract:
Un million six cent mille personnes utilisent l’eau du Rio Santa, Pérou, pour leur consommation personnelle, l’irrigation, la production d’électricité ainsi que pour l’exploitation minière. De sa source à son embouchure, le Rio Santa se charge en métaux lourds dont les origines sont à la fois naturelles et anthropiques. Les études effectuées durant les trente dernières années ont mis en évidence des contaminations en métaux dans l’eau et les sédiments. Ces études se sont souvent focalisées sur un élément en particulier ou sur une zone particulière et ne présentent pas une vue d’ensemble de la situation.

Ce document présente une étude spatio-temporelle de la contamination du Rio Santa par les métaux traces. Quarante points ont été échantillonnés sur l’ensemble du bassin versant du Rio Santa en juin/juillet 2013. L’eau, les sédiments en suspension et les sédiments déposés ont été prélevés dans la mesure du possible à chaque point. Pour couvrir l’aspect temporel, un échantillon de la phase liquide uniquement a été prélevé en moyenne toutes les deux semaines pendant un an, à la sortie d’Huaraz, la capitale de la région Ancash.

Les échantillons d’eau, de sédiments déposés et de sédiments en suspension ont ensuite été traités chimiquement. Pour extraire les métaux des sédiments, un protocole d’extraction totale a été utilisé. Pour mieux comprendre les échanges entre phases, un protocole d’extraction séquentielle a été mis au point et appliqué sur les sédiments déposés. Les solutions ont été analysées par spectrométrie optique et de masse ou par absorption atomique. Sept éléments ont ensuite été sélectionnés pour l’étude, l’aluminium, l’arsenic, le cadmium, le fer, le manganèse, le plomb et le zinc.

Les résultats ont montré que l’eau du Rio Santa est contaminée en manganèse dans 50% des échantillons prélevés. Les sédiments sont contaminés pour au moins quatre des sept éléments sélectionnés pour 85% des points échantillonnés. L’absence de dilution à la saison humide suggère que des processus d’échanges ioniques entre la phase liquide et la phase solide se produisent. Les résultats suggèrent également que l’origine de la concentration de métaux dans les sédiments provient des tributaires
et s’opère par un transfert physique plutôt que chimique.

Considérant le développement de la région, l’augmentation de sa population et la rapide déglaciation de la Cordillera Blanca, les problèmes liés l’eau sont inévitables. Protéger certaines sources et informer les populations vivant à proximité des sites contaminés pourraient limiter l’impact environnemental de ces métaux.


identifier: Ochoa Luna, Cristóbal  (2016). Nonlinear control of a seven degrees-of-freedom exoskeleton robot arm.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Exosquelettes (Cybernétique)
Technologie de la réadaptation.
Commande non linéaire.
Robots Mouvements.
Handicapés Réadaptation.
Robotique en médecine.
bras
robotique
7DDL réadaptation exosquelette
Virtual Decomposition Control
réadaptation active-assistée
observateur non linéaire

abstract:
Advances in the field of robotics have allowed increasingly integrating robotic devices for rehabilitation of physical disabilities. This research work is encompassed into the field of rehabilitation robotics; it presents the development of the robot ETS-MARSE, a seven degrees-of-freedom exoskeleton designed to be worn in the human arm. The developments include the study and implementation of a relatively novel nonlinear control approach, as well as different rehabilitation schemes.

One of the characteristics of a rehabilitation robot is that it deals with a wide number of patients that have different biomechanical and physiological conditions. The implementation of the nonlinear control technique known as Virtual Decomposition Control addresses this issue with its internal parameters’ adaptation that presents a robust behavior to different characteristics of the robot users. Besides, this technique simplifies the complexity of high degree-of-freedom robots by its innovative sub-systems decomposition. All of above, while ensuring the system asymptotic stability and excellent trajectory tracking.

Between the different rehabilitation schemes, we can mention: passive, active-assistive and active rehabilitation. The first one follows predefined trajectories and relies on the efficiency of the controller. The two other schemes require understanding the user’s intention of movement and take an action in order to guide, restrain, correct or follow it. For this purpose, we present an approach that utilizes a force sensor as the human-robot interface in order to transform, via an admittance function, the forces that the user exert to the robot end-effector (handle), and execute active-assisted or active rehabilitation. Finally among the main developments of this work, an approach is presented in which the need of a force sensor to perform some active rehabilitation tasks is removed. By means of a nonlinear observer, the interaction forces are estimated and the user’s intention of movement followed. Experimental results show the effectiveness of all the proposed approaches. All the tests involving humans were tested with healthy subjects.

Trajectory tracking of the robot is executed in joint space; some trajectories are given in Cartesian space and transformed to joint space by means of the pseudoinverse of the Jacobian technique. However this option is limited; a mandatory next step to improve many functionalities of the robot is to solve its inverse kinematics. Between other progresses that are in development, is an approach to process electromyographic signals in order to obtain information from the robot’s users. First results on this methodology are presented. Teleoperation and haptic capabilities are also in the initial stage of development.


identifier: Planckaert, Célia  (2016). Analyse clinique et cinématique de la prothèse totale de genou douloureuse.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Prothèses de genou.

subject: Gonalgie.

subject: Articulation fémoro-patellaire Lésions et blessures.

subject: Marche.

subject: Cinématique.

subject: prothèse totale de genou

subject: douleur

subject: syndrome fémoro-patellaire

abstract:
Objectifs : 20 % des patients avec PTG demeurent insatisfaits post-chirurgie et beaucoup rapportent des douleurs antérieures au genou. L’objectif de cette étude est de comparer la cinématique 3D à la marche de sujets avec PTG douloureuse avec des patients ayant une PTG asymptomatique et des sujets sains contrôles. Les sujets avec PTG ont été recrutés selon un protocole clinique et les sujets contrôles selon un protocole de recherche. Nos hypothèses sont que les sujets avec PTG douloureuses présenteront des caractéristiques cinématiques à la marche qui augmentent les pressions fémoro-patellaires (FP) comparativement aux groupes contrôle et avec PTG asymptomatique.

Méthodologie : Pour ajouter un groupe contrôle, une étude préliminaire de validation a été entreprise pour vérifier que les données acquises lors de deux protocoles différents (clinique et recherche) pouvaient être comparables. Finalement, un groupe contrôle de 17 sujets sains et 39 patients avec PTG ont été recrutés 12 à 36 mois post opératoire. La cinématique 3D du genou à la marche sur tapis roulant a été enregistrée avec le système KneeKGTM.

Résultats : L’étude de validation a permis de démontrer que les données acquises antérieurement sur des sujets sains pouvaient être utilisées dans le cadre de ce projet afin d’ajouter un groupe contrôle. De plus, le groupe douleur présentait deux caractéristiques cinématiques connues identifiées chez les patients souffrant du syndrome FP. En effet, une contracture dynamique en flexion avec une plus faible flexion en phase de chargement et d’appui et une excursion en flexion en chargement sont observés. On observe aussi un alignement apparaissait chez les PTG douloureuses en valgus durant l’appui, qui accroit l’angle Q et latéralise la rotule. Comparativement, le groupe asymptomatique demeurait à 4° varus (p<0.01).

Conclusions : Les résultats fournissent de nouvelles perspectives sur l’origine des symptômes de la PTG douloureuse. Des traitements conservateurs utilisés en cas de syndrome FP corrigeant l’alignement valgus ont montré qu’ils amélioraient les symptômes, ce qui pourrait être une avenue intéressante pour les patients avec PTG douloureuse.


identifier: Millette, Alexandre  (2016). DualCAD : Intégrer la réalité augmentée et les interfaces d'ordinateurs de bureau dans un contexte de conception assistée par ordinateur.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Interfaces utilisateurs multimodales (Systèmes informatiques)

subject: Conception assistée par ordinateur.

subject: Réalité augmentée.

subject: Casques de visualisation.

subject: Téléphones intelligents.

subject: Visiocasque.

abstract: Une soudaine résurgence de l’engouement envers les technologies à Réalité Virtuelle (RV) et Réalité Augmentée (RA), liée à des avancées considérables dans le domaine des visiocasques, est très prometteuse pour de nombreux secteurs professionnels. Plus particulièrement, la Conception Assistée par Ordinateur (CAO) peut grandement profiter de ces technologies permettant la modélisation d’objets 3D dans un environnement immersif. Les systèmes de VR et de RA permettent aussi l’usage de dispositifs tenus en main ou simplement de gestuelle pour effectuer des opérations de CAO plus rapidement et simplement qu’avec une souris. Toutefois, les visiocasques actuels souffrent d’une faible résolution, d’un champ de vision limité et manquent généralement de précision dans leurs contrôles. Nous proposons donc trois contributions : (1) un système multimodal de CAO, nommé DualCAD, permettant de passer rapidement d’une interface classique de bureau avec clavier-souris (DesktopCAD) à une interface de RA avec visiocasque (ARCAD) en une seule commande et vice versa. Le premier mode permet des opérations précises alors que le second se veut plus intuitif, permettant un travail brouillon. Ensuite, pour améliorer le mode à RA, nous proposons (2) l’usage d’un téléphone intelligent et de techniques d’interaction qui en font usage. Le téléphone permet non seulement l’affichage d’informations utiles comme des menus, mais aussi de tracer avec un stylet et d’entrer des commandes sans ambiguïté. Celui-ci peut aussi être suivi en 3D pour servir d’accessoire de transformations directes ou indirectes. Deux techniques novatrices pour la manipulation et édition de modèles sont présentées et implémentées. Finalement, (3) le tout fut évalué qualitativement à l’aide d’une étude informelle et est comparé à l’état de l’art à l’aide de deux taxonomies. Le document se clôt sur des recommandations pour des travaux futurs.


identifier: Cloutier, Jonathan  (2016). Rétro ingénierie d'applications web javascript pour aider à la compréhension et à la documentation.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Applications Web Développement.
Rétro-ingénierie.
JavaScript (Langage de programmation)
Programme source (Informatique)
Visualisation logicielle.
analyse
classe
diagramme
dirige
force
statique
diagramme de structure
HTML

abstract: Ce mémoire s’intéresse à la rétro-ingénierie comme solution pour aider les développeurs à comprendre, modifier et documenter la structure de leurs applications web. Pour retrouver la structure d’une application, il faut souvent recourir à de l’analyse statique du code source pour retrouver les différents éléments et les différentes relations qui composent l’application. Le développement web présente ici des défis particuliers puisqu’il fait intervenir plusieurs langages. Certains de ces langages, comme HTML et CSS sont relativement simples; d’autres le sont moins. En particulier, JavaScript, un langage clé de la technologie Web, présente des aspects dynamiques importants (p. ex.: typage dynamique, évaluation dynamique de chaines de caractères) qui pourraient rendre très inefficace une analyse statique du code source. En effet, la récupération des éléments constituant l’application et de leurs liens pourrait devoir nécessiter une analyse dite dynamique qui se ferait sur des scénarios d’exécution. Cependant, de telles analyses dynamiques ne garantissent pas une couverture complète de l’application et ne peuvent se faire que si le code est exécutable. Nous avons donc conduit une étude empirique sur la viabilité de l’analyse statique pour la rétro-ingénierie de JavaScript. Forts de ces résultats ainsi que des constats sur les techniques et outils existants, nous proposons nos propres pistes de solutions sous forme d’une nouvelle approche de rétro-ingénierie (Web application Viewer). Cet outil est subséquemment utilisé pour performer des expérimentations de visualisation de structure à l’aide de diagrammes de force dirigée et diagrammes de classes. L’outil de rétro-ingénierie créé permet d’extraire les principaux éléments de la structure d’une application web pour les langages JavaScript, Node.js, HTML et CSS. Les résultats sont satisfaisants et permettent au développeur de documenter leurs applications rapidement à l’aide de diagrammes.


identifier: Chambon, Jérémy  (2016). Modélisation par éléments finis, validation expérimentale et optimisation d'une machine synchrone à aimants permanents.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: modélisation par éléments finis

subject: machine synchrone à aimants permanents

subject: pertes fer

subject: optimisation des performances électromécaniques

abstract:
Dans le cadre de cette maitrise à l’École de Technologie Supérieure de Montréal, le travail présenté traite la modélisation par éléments finis d’un moteur synchrone à aimants permanents.

Le premier objectif a été de développer le modèle du moteur électrique avec le logiciel ANSYS Maxwell en tenant compte des caractéristiques des enroulements, des matériaux et de la géométrie des pièces.

Dans un second temps, il a fallu déterminer les matériaux utilisés et le profil de magnétisation des aimants pour obtenir une forme trapézoïdale de la force contre électromotrice. Un montage expérimental utilisant une chambre thermique a permis de quantifier les pertes fer en fonction de la fréquence électrique et de la température. Un modèle thermique décrivant le comportement des aimants a été implémenté pour améliorer la précision du modèle.

Enfin, le modèle développé a pu être validé par des mesures expérimentales obtenues à l’aide d’un banc dynamométrique. Réduire la masse du moteur et optimiser ses performances électromécaniques sont les objectifs de l’entreprise Procycle. Une étude a été réalisée sur les gains en performance en modifiant le modèle : changements des matériaux, modification de la géométrie du stator, modification des enroulements etc...


identifier: Gonda, Moussa  (2016). Répartition efficace des sous-flux TCP dans les équipements multihôtes dans les réseaux sans fil hétérogènes.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Ressources radio Gestion.
Données Transmission Normes.
Commutation de paquets.
Flux de données (Informatique)
Transmission sans fil.
multipath
sous-sessions TCP
multi-interfaces
méthode de répartition

abstract:
Les équipements terminaux d’aujourd’hui disposent non seulement plusieurs interfaces radios mais aussi ont la capacité d’en utiliser parallèlement. Avec l’évolution de nombreuses technologies sans fil et des terminaux mobiles à interfaces réseau multiples, les usagers ont non seulement accès aux services n’importe où et n’importe quand, de n’importe quel réseau, mais aussi envisage l’utilisation simultanée des différents accès réseaux à l’aide des plusieurs interfaces. Le Multipath TCP qui est une extension de TCP a été développé pour permettre à des terminaux d'établir une communication capable d'exploiter les ressources de plusieurs chemins à travers des sous-sessions TCP, afin notamment d'optimiser l'usage des terminaux multi-interfaces. Cependant, le fonctionnement de ce protocole nécessite une méthode de répartition des flux des données qui reste à déterminer quand bien même il est déjà standardisé.

Le présent mémoire a pour objectif de déterminer une méthode de répartition des données côté émetteur afin de minimiser le problème inhérent à ce protocole qui est celui des paquets hors ordre au niveau de récepteur et qui affecte ses performances en termes de délai et débit. La méthode que nous proposons concerne le cas où deux sous-sessions TCP asymétriques en termes de débit et temps d’aller-retour sont utilisées. Cette méthode est basée sur le principe qu’un paquet généré par l’application ne doit être assigné qu’à la sous-session TCP via laquelle il sera reçu en ordre ou au cas échéant sera le plus tôt en ordre après réception.


identifier: Au, Minh  (2016). Analysis and modelling of radio frequency interferences induced by electric arc discharges in high voltage substations.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Brouillage électromagnétique Mesure.

subject: Brouillage électromagnétique Modèles mathématiques.

subject: Postes de réseau électrique.

subject: Électricité Distribution Haute tension.

subject: Radiofréquences Mesure.

subject: Décharges électriques.

subject: Transmission sans fil.

subject: Réseaux électriques intelligents.

subject: bruit

subject: impulsif

subject: décharge partielle

subject: caractérisation

subject: modélisation

subject: poste à haute tension

subject: interférences électromagnétiques

abstract:
In the context of the next generation of electric grids, called smart grids, the use of modern and advanced communication systems in high-voltage substations can significantly improve the efficiency, reliability and safety of the electric power grid. Indeed, the deployment of intelligent sensor networks allows for the development of a more efficient, rapid, and automated remote monitoring, control and diagnosis in major pieces of high-voltage equipment in substations: current, potential, and power transformers, circuit breakers, and high-voltage disconnectors. Wireless sensor networks offer significant benefits in this area. Unfortunately, high-voltage substations are harsh and hostile environments whose wireless communication systems can be interfered to such an extent as to render their performances severely degraded. This work consists of the identification, characterization, and modelling of electromagnetic interférences in substations for the deployment of wireless sensor networks.

In the first part, we propose a radio frequency measurement setup for electromagnetic interférences identification and characterization in the frequency range of 800 MHz to 5 GHz in substations. The majority of interference sources comes from radiations caused by partial discharges. The induced signals are characterized by strong transient impulses whose such events follow a cyclostationary process. Next, a characterization process is proposed, by which physical characteristics of partial discharge can be measured in terms of first- and second-order statistics.

In the second part, we investigate the modelling of electromagnetic interferences caused by partial discharge sources. First, we propose complete and coherent approach model that links physical characteristics of high-voltage installations to the induced radio-interference spectra of partial discharge sources. The goodness-of-fit of the proposed physical model has been measured based on some interesting statistical metrics. This allows us to assess the effectiveness of our approach in terms of first- and second-order statistics.

Finally, a generalized radio-noise model for substations is proposed, in which there are many discharges sources that are randomly distributed over space and time according to the Poisson field of interferers approach. This allows for the identification of some interesting statistical properties of moments, cumulants and probability distributions. These can, in turn, be utilized in signal processing algorithms for rapid partial discharge’s identification, localization, and impulsive noise mitigation techniques in wireless communications in substations.


identifier: Grégoire, Luc-André  (2016). Multi-rate real-time simulation of modular multilevel converter using CPU and FPGA.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Convertisseurs électriques Simulation par ordinateur.

subject: Réseaux logiques programmables par l'utilisateur.

subject: central

subject: convertisseur

subject: modulaire

subject: traitement

subject: unité

subject: simulation temps-réel

subject: discrétisation multi-taux

subject: multi-niveau

subject: FPGA

subject: stabilité numérique

abstract:
This thesis presents the real-time simulation of a modular multilevel converter (MMC) using Field Programmable Gates Array (FPGA). Undertaking such a project raises challenges due to the very high number of components in MMC. The choice of the hardware used is justified by this particular problematic. Using FPGA, a very large number of inputs and outputs can be easily managed. By simulating the converter on FPGA reduces latency and the delays between the IOs and the MMC. It also allows using very small time-step ensuring accuracy for pulses detection. Only the converter is simulated on FPGA and the remaining component of the simulation, such as the AC system and its distribution network are simulated on CPU. Doing so gives the user access to large library of component from commercial software. Using two distinct platforms, CPU and FPGA, then requires the model not only to be decoupled, but also to use different sampling time.

This thesis debuts by a presentation of the problematic. Then, the required sampling time for accurate simulation of MMC is demonstrated. In order to achieve such a small time-step, a decoupling method and its validation is proposed. The method is then generalized and applied to multi-rate simulation. Using those methods, a details implementation of the converter, using OPAL-RT technologies real-time simulator, is given. Finally, numerical and experimental validation of this model are presented.


identifier: Bel Hadj Taher, Rafik  (2016). Conception d'un anémomètre à fil chaud à large bande passante.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Anémomètres à fil chaud Conception et construction.

subject: Anémomètres à fil chaud Modèles mathématiques.

subject: Amplificateurs opérationnels.

subject: bande

subject: boucle

subject: large

subject: passant

subject: fil chaud

subject: régulation

subject: simulation

subject: conception

abstract:
Ce mémoire a été consacré à la conception d’un anémomètre à fil chaud à température constante à large bande passante. Pour atteindre cet objectif, le travail a été décomposé en plusieurs parties distinctes. Parmi celles-ci on peut compter : Le développement des équations différentielles qui régissent le fonctionnement de l’anémomètre en se basant sur les équations établies par Freymuth, la mise en place de deux modèles Simulink et SimElectronics, l’expérimentation de deux circuits électroniques avec deux bandes passantes différentes et finalement, la simulation d’une technique de stabilisation du circuit de régulation.

Pour améliorer la bande passante de l’anémomètre et en se référant à l’hypothèse de Freymuth, on a utilisé une boucle de régulation composée de deux amplificateurs opérationnels à large bande passante. La simulation et l’expérimentation du circuit électronique de l’anémomètre, nous a permis de conclure que l’augmentation de la bande passante de la boucle de régulation nécessite la prise en compte de plusieurs facteurs qui peuvent amener le système à l’instabilité.


identifier: Solís Grayeb, Rodolfo Hassam  (2016). Combined avionics suite development for highly integrated applications.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
radio logicielle
SDR
DME
logiciel ADS-B
systèmes avioniques
tests en vol
avionique
Virtex-6
FPGA

abstract:
In the context of avionics navigation systems, this project developed a comprehensive platform which considers the seamless integration and concurrent execution of multiple software defined radio applications (SDRA) by making use of a Xilinx® Virtex 6® / Intel i7 cooperative architecture in a Nutaq® software defined radio (PicoSDR®). For the processor-centred applications an architecture based on GNU-Radio was designed to work side by side with applications purely defined in a Field-Programmable-Gate-Array’s (FPGA) fabric. To obtain the required level of synchronization between the FPGA and the embedded host computer’s (SAMC®) i7 CPU cores, an Ethernet-based communication protocol suitable for the task was selected (Nutaq’s Real Time Data Exchange (RTDEx)); several processor’s cores isolation techniques were also evaluated and a subset was selected for implementation on the Linux operating system.

The FPGA’s bitstream image was designed on Xilinx’s® System Generator® making use of the Nutaq’s Model based development kit (MBDK) as well as other Simulink building blocks. Output signals from certified navigation testing equipment (Aeroflex® IFR 6000) were captured in the FPGA to allow for simulation and verification of the FPGA’s designed logic in Simulink®.

In order to properly display the most relevant system’s information, a QT® based GUI was developed. It facilitates a better user control while providing runtime configurability of the system.

To be able to conduct tests on real-life scenarios, the system’s RF section which includes a 100 watt power amplifier was incorporated taking into account hardware limitations and current industry regulations for avionic navigation systems. A strict documentation package was prepared throughout the course of the project in order to obtain a flight-testing license from NAV Canada which allows LASSENA to perform a set of flight tests for the avionics-navigation-system prototypes developed at in the lab. The first flight test which verified the proper operation of the individual modules of the system test was successfully conducted the 23th of July 2015, future flight tests are scheduled for early 2016 to test the integration architecture.


identifier: Rivest, Jérôme  (2016). Conception d’un convertisseur multiniveau basé sur une commande par FPGA et un lien de communication série à faible latence.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
MMC
communication série
commande par FPGA
convertisseur de puissance

abstract:
Les topologies multiniveaux suscitent de plus en plus d’intérêt pour les applications de conver-tisseurs de haute et moyenne puissance, du fait de leur modularité et leur flexibilité. Ce mouvement est appuyé par la recherche dans les domaines académique et industriel qui adresse les problématiques liées à ces nouvelles technologies. L’obtention de modèles fiables est l’un des objectifs de ces travaux, car cela constitue la base du développement de nouveaux algorithmes de commande.

La réalisation d’une maquette de convertisseur Modular Multilevel Converter (MMC) permettant la validation expérimentale de modèles est le sujet de ce mémoire. Ce projet est réalisé en partenariat avec l’entreprise Opal-RT Technologies, qui se spécialise dans la simulation temps réel. Il est donc proposé de réaliser une maquette MMC qui s’interface directement avec un simulateur Opal-RT. Pour y parvenir, un lien de communication série d’une latence de 550 ns a été développé pour transmettre la commande vers des contrôleurs locaux de sous-modules. La conception de ce lien, de même que la réalisation des cartes de sous-modules, sont décrites en détail. Les tests des différentes composantes sont présentés au fur et à mesure de la conception.

Le mémoire se termine avec l’assemblage du prototype complet de 60 sous-modules permettant un fonctionnement en convertisseur CC-CA triphasé de 11 niveaux. Une commande de régulation de la tension des sous-modules basée sur le tri sélectif est réalisée sur FPGA. Les performances de cette commande sont présentées pour un fonctionnement à 4,65 kW.


identifier: Abid, Alexandre  (2016). Évaluation de la qualité osseuse par les ondes guidées ultrasonores.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Ultrasonothérapie.
Os Propriétés mécaniques.
Ultrasons Modèles mathématiques.
Os Lésions et blessures Diagnostic.
guide
onde
ultrasonore
os cortical
risque de fracture

abstract:
La caractérisation des propriétés mécaniques de l’os cortical est un domaine d’intérêt pour la recherche orthopédique. En effet, cette caractérisation peut apporter des informations primordiales pour déterminer le risque de fracture, la présence de microfractures ou encore dépister l’ostéoporose. Les deux principales techniques actuelles de caractérisation de ces propriétés sont le Dual-energy X-ray Absorptiometry (DXA) et le Quantitative Computed Tomogaphy (QCT). Ces techniques ne sont pas optimales et présentent certaines limites, ainsi l’efficacité du DXA est questionnée dans le milieu orthopédique tandis que le QCT nécessite des niveaux de radiations problématiques pour en faire un outil de dépistage.

Les ondes guidées ultrasonores sont utilisées depuis de nombreuses années pour détecter les fissures, la géométrie et les propriétés mécaniques de cylindres, tuyaux et autres structures dans des milieux industriels. De plus, leur utilisation est plus abordable que celle du DXA et n’engendrent pas de radiation ce qui les rendent prometteuses pour détecter les propriétés mécaniques des os. Depuis moins de dix ans, de nombreux laboratoires de recherche tentent de transposer ces techniques au monde médical, en propageant les ondes guidées ultrasonores dans les os.

Le travail présenté ici a pour but de démontrer le potentiel des ondes guidées ultrasonores pour déterminer l’évolution des propriétés mécaniques de l’os cortical. Il commence par une introduction générale sur les ondes guidées ultrasonores et une revue de la littérature des différentes techniques relatives à l’utilisation des ondes guidées ultrasonores sur les os. L’article rédigé lors de ma maîtrise est ensuite présenté. L’objectif de cet article est d’exciter et de détecter certains modes des ondes guidés présentant une sensibilité à la détérioration des propriétés mécaniques de l’os cortical. Ce travail est réalisé en modélisant par éléments finis la propagation de ces ondes dans deux modèles osseux cylindriques. Ces deux modèles sont composés d’une couche périphérique d’os cortical et remplis soit d’os trabéculaire soit de moelle osseuse. Ces deux modèles permettent d’obtenir deux géométries, chacune propice à la propagation circonférentielle ou longitudinale des ondes guidées. Les résultats, où trois différents modes ont pu être identifiés, sont comparés avec des données expérimentales obtenues avec des fantômes osseux et théoriques. La sensibilité de chaque mode pour les différents paramètres des propriétés mécaniques est alors étudiée ce qui permet de conclure sur le potentiel de chaque mode quant à la prédiction de risque de fracture ou de présence de microfractures.


identifier: Rezkallah, Miloud  (2016). Design and control of standalone and hybrid standalone power generation systems.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Ressources énergétiques Systèmes hybrides Conception.

subject: Réseaux électriques autonomes en régions éloignées.

subject: Énergies renouvelables.

subject: Énergie solaire.

subject: Énergie éolienne.

subject: Hydroélectricité.

subject: Centrales diesel.

subject: Réseaux électriques (Énergie) Régulation.

subject: Énergie Stockage Appareils et matériel.

subject: charge

subject: secondaire

subject: système Hybride Autonome

subject: panneaux solaire

subject: microcentrale hydroélectrique

subject: générateur diesel

subject: machines électriques

subject: générateur à vitesse fixe et à vitesse variable

subject: contrôle de la tension et de la fréquence

subject: amélioration de qualité d’énergie et protection des batteries contre le surcharge de tension

abstract: Many remote areas, such as télécommunications infrastructures, mining facilities and isolated residential areas depend only on diesel generators (DGs) to support their electricity requirements. However, this energy source is based on diesel fuel, which is costly and pollutant. Considering the cost, availability and reliability of the electricity provided by DGs, it is very important to find a new solution based on clean energy sources available locally, which are inexpensive and environmentally friendly, such as, wind, solar, biomass or hydro. Nevertheless, to ensure a stable and uninterruptible power supply in these remote areas, hybrid standalone power generation system based on various renewable energy sources is advised. This solution is effective and cost-efficient, however, it requires a complex design, planning, and control optimization methods. Beside, most of those renewable energy sources are intermittent and either alternative or continue by nature. Therefore, power converters are required to ensure power conversion, to get the maximum power point tracking, as well as to regulate the voltage and the system frequency at the Point of Common Coupling (PCC). Unfortunately, using several power converters introduces cost and reliability concerns. Battery energy storage system (BESS) and dump loads are key-elements in those types of installations. They ensure uninterruptible power supply to the connected load during transition and maintain the voltage and frequency constant at the PCC by dissipate the extra produced power in the system. Unfortunately, dump loads is not able to maintain the voltage and frequency constant if is not purely resistive. Its control affects the power quality by injecting harmonics in the system. To get high efficiency with reduced cost from different energy sources, to minimize the use of the diesel generator, and to ensure clean, stable and uninterruptable power supply to the local loads, many topologies employing different electrical generators are proposed in this research work. For optimal and safe operation of standalone and hybrid standalone power generations systems, many control approaches are developed. Furthermore, for all topologies, dump load is placed at the DC side instead of AC side in order to protect the BESS from the overcharging and to minimize the risk of the deterioration of the power quality. Modeling and stability analysis are investigated. The suitability of proposed SPGSs and HSPGSs at practical operating conditions is demonstrated through simulation results using MATLAB/ Simulink. Experimental validations of two proposed topologies have been performed on a prototype developed in the laboratory.


identifier: Bouserhal, Rachel E.  (2016). Speech bandwidth extension and vocal effort coding for enhanced communication in noisy industrial environments.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
traitement de la parole
communication dans le bruit
amélioration de la parole
effort vocal
protection auditive
filtrage adaptatif
extension de bande de fréquences

abstract:
Communicating in noise is a difficult task for people wearing Hearing Protection Devices (HPD) in noisy industrial environments. In fact, the number one reason why workers choose not to wear HPDs in the workplace is that HPDs are a barrier to communication. Often, workers have to choose between protecting their hearing or communicating efficiently.  The work done in this doctoral study aims at providing workers with good hearing protection and communication simultaneously without hindering the effectiveness of one for the other.  The best option currently on the market is level dependent HPDs equipped with a boom microphone and radio capabilities.  However, the weaknesses with such devices are two fold: the captured speech signal is degraded by the background noise and the radio does not distinguish intended listeners: all information is transmitted to everyone on the same radio channel. Therefore, the objectives of this work is to provide a high quality communication signal transmitted to an "intended" set of listeners within a specific spatial range; this range is defined by the talker’s vocal effort and the background noise level.

An intra-aural HPD containing an in-ear microphone, a miniature loudspeaker, and an outer-ear microphone, with wireless radio capabilities and a link to a digital signal processor is used to achieve this task. Since it is intra-aural, when worn correctly, this HPD can provide a good passive protection from the noise. Also, when it is worn correctly, it creates an acoustical seal in the ear canal causing the phenomenon known as the occlusion effect. This occlusion effect causes an amplification of bone conduction sounds to the occluded ear, thus allowing for a speech signal to be captured under the earplug using the in-ear microphone. Since it is captured after the passive attenuation of the HPD, this speech signal has a relatively high signal-to-noise ratio.  However, originating from bone and tissue conduction it has a limited frequency bandwidth. In this work, the speech signal captured with the in-ear microphones is enhanced by removing any residual noise and by artificially extending its frequency bandwidth. A normalized least mean squares adaptive filter, with a voice activity detection algorithm is used to denoise the signal, while the nonlinear effects of cubing the excitation signal are exploited to extend the bandwidth of the in-ear microphone speech.  In this work, the enhancement algorithm is validated both subjectively and objectively.

To mimic a natural acoustical environment by transmitting communication only to a set of intended listeners, the talker-to-listener distance is modeled as a function of the background noise level and variations in vocal effort.  A direct relationship between these three factors is found after an experiment with 12 participants. Changes in speech levels and fundamental frequency as a function of noise and talker-to-listener distance for talkers wearing HPDs is determined. This knowledge paves the way for a radio acoustical environment, where a natural acoustical environment is mimicked while wearing HPDs and speech is only transmitted to a set of intended listeners within a given spatial range.

The objectives of this work are met by providing a high quality speech signal only to an intended set of listeners.  The contributions of this work include several peer-reviewed publications, conference proceedings, a provisional patent, as well as the development of functional earplug prototypes that could significantly enhance the communication experience of people wearing HPDs and thus increase the use of HPDs in noisy industrial environments and reduce the risk of noise induced hearing loss.


identifier: Hagen, Jérémy  (2016). Étude biomécanique de la stabilité du rachis cervical post-traumatique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Vertèbres cervicales Propriétés mécaniques.

subject: Ligament longitudinal postérieur Lésions et blessures.

subject: Vertèbres cervicales Lésions et blessures Traitement.

subject: Vertèbres cervicales Modèles mathématiques.

subject: Méthode des éléments finis.

subject: rachis cervical

subject: instabilité

subject: traumatisme

abstract:
Les traumatismes de la colonne vertébrale peuvent avoir de graves conséquencesneurologiques, surtout au niveau cervical. Leur prise en charge nécessite souvent le recours à des dispositifs d’immobilisation pour prévenir l’aggravation de la lésion primaire et limiter les risques d’une lésion secondaire. Pourtant, le dogme de l’immobilisation, et plus particulièrement la capacité des collets cervicaux à restreindre les mouvements d’un rachis cervical instable, a été mis en doute. Pour mettre en lumière l’effet de l’immobilisation, il est nécessaire de mieux comprendre la biomécanique d’un rachis cervical lésé suite à un trauma.

Dans ce contexte, l’objectif principal de ce projet de recherche était d’étudier l’effet d’une rupture du complexe ligamentaire postérieur, composé du ligament nuchal, du ligament interépineux et du ligament jaune, sur l’instabilité et l’intégrité mécanique du rachis cervical lors d’un mouvement de flexion post-traumatique.

Pour réaliser cet objectif, un modèle par éléments finis détaillé du rachis cervical (C2-T1) nommé SM2S (Spine Model for Safety and Surgery) a été raffiné, puis validé expérimentalement. Pour raffiner le modèle, une loi de comportement élastique non linéaire a été implémentée au niveau des ligaments, et les propriétés mécaniques ajustées à partir d’essais expérimentaux en flexion-extension tirés de la littérature. L’effet d’une rupture des ligaments du complexe postérieur du rachis cervical sur les amplitudes de flexion globale et intersegmentaire ainsi que sur les déformations des ligaments restants a ensuite été analysé et présenté dans un premier article. L’effet de la rupture ligamentaire et de la géométrie du corps vertébral sur l’intensité des contraintes et des déformations de la moelle épinière lors d’un mouvement de flexion a finalement été investigué et présenté dans un second article.

Les résultats ont montré qu’en l’absence du complexe ligamentaire postérieur, la réalisation d’un mouvement de flexion pouvait :
• engendrer la rupture des capsules ligamentaires et créer une instabilité mécanique du rachis cervical;
• augmenter les contraintes et déformations locales dans la moelle épinière, surtout en présence de proéminences osseuses de type ostéophyte. Cependant le lien entre contraintes mécaniques et atteinte neurologique doit être défini pour approfondir l’analyse de ces résultats.

Cette étude montre que même dans le cas d’une rupture des ligaments du complexe postérieur du rachis cervical, l’immobilisation a un rôle important à jouer pour prévenir le développement d’une lésion secondaire. Le protocole doit cependant être répété pour les autres types de mouvement afin d’avoir un aperçu plus complet de l’instabilité créé Cette recherche s’intègre dans un cadre plus large visant à augmenter la connaissance de l’instabilité post-traumatique pour améliorer les protocoles de prise en charge.


identifier: Belzile, Patrick  (2016). Analysis of shared geothermal borefield configurations.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Pompes géothermiques.

subject: Pompes géothermiques Modèles mathématiques.

subject: Énergie Systèmes hybrides.

subject: Énergie géothermique.

subject: Énergie solaire.

subject: Capteurs solaires.

subject: Habitations Chauffage et ventilation.

subject: communautaire

subject: partage

subject: système

subject: modèle de champ de puits géothermiques

subject: champ de puits partagés

subject: géothermie hybride

subject: pompe à chaleur géothermique

abstract:
Geothermal systems have been used in ground source heat pumps applications for decades. They are gaining in interest in recent years through community and hybrid systems. Inconveniently, nearly all of the available geothermal borehole models are limited to the same inlet condition for each U-tubes and geothermal borefields models to the same inlet condition for each borehole. This research project proposes models and applications to shared and hybrid geothermal systems, in residential/solar application. The aim of the project is to improve the efficiency of heat transfer and storage of shared and hybrid geothermal boreholes and borefields by segregating their inlet conditions.

The approach used in this research project can be divided in three parts: the ground model, the single U-tube model and double U-tube model. The ground model is a 2D diffusion Control Volume Finite Difference Method (CVFDM) model. The single U-tube fluid-toground analytical model is based on delta thermal resistance analogy, adding a resistance outside the borehole for the shape factor. The double U-tube model is an addition to an existing model that considers the angle, distance and flow direction of the U-tubes legs. It also considers different mass flowrate and specific heat of the fluid in each U-tube.

In the applications, the heat pumps of 12 residential buildings circuit and 24 m2 of solar collectors per residential building circuit were coupled to different borehole and borefield configurations. Three main categories of configurations are: a mitigating loop mixing fluids uphill to the borefield, segregating the circuits in different boreholes in a borefield (independent boreholes) and in circuits of double U-tubes boreholes (independent circuits). The energy consumption of each heat pump over the three years period was 10 884 kWh for the base case without solar collectors. The mitigated loop saved 2.4%, as for the independent boreholes central configuration with 4.5 m and the staggered configuration with 3 m and 4.5 m. The independent circuit gave the best results with 6.4% savings for the 12 borehole heat exchangers case and 9.3% for the 24 borehole heat exchangers.


identifier: Chantrel, Steeve  (2016). Segmentation des structures céphaliques à topologie complexe.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
segmentation
structures céphaliques
complexe dento-maxillo-facial
IRM
CBCT

abstract: L’utilisation de l’imagerie médicale connaît un essor croissant dans la pratique de la médecine actuelle. Les acquisitions, qu’elles soient en deux ou trois dimensions, sont utilisées pour poser des gestes pré, per ou post-opératoires. Toutefois, la visualisation n’est pas toujours suffisante, il est souvent nécessaire de mesurer les volumétries précises des organes. Pour ce faire, il est impératif de délimiter avec précision les structures anatomiques d’intérêt à l’aide de méthodes de segmentation. Ce domaine de recherche connexe à l’imagerie médicale est en constante évolution et compte un grand nombre d’approches différentes. Certains systèmes utilisent des bases de données statistiques, d’autres n’utilisent que les données propres à l’image à traiter comme les Level-Sets. En fonction du type d’acquisition et/ou du type d’organe ciblé, certaines approches sont à préférer à d’autres. Toutefois, lorsque les structures d’intérêt présentent des surfaces à topologie complexe ou peuvent connaître une forte variation interindividuelle, les approches proposées dans la littérature peuvent être inefficaces. Les causes potentielles d’inefficacité peuvent être imputées, soit à un trop grand nombre de degrés de liberté (pas de connaissances a priori) ou à un trop grand nombre de contraintes (une connaissance a priori trop stricte). Dans les deux cas, le résultat de la segmentation risque d’être inexact et par conséquent inexploitable en clinique. Pour pallier ces limitations, la méthode proposée dans cette thèse utilise les données pour forger in-situ un modèle a priori fiable permettant une segmentation précise des organes ciblés. Le modèle généré permet de contraindre une segmentation par recherche de surface minimale 3D dans un espace plan restreint. La méthode développée est automatique, multimodalité et applicable à plusieurs types d’organes.