identifier: Laurent, Pierre  (2017). Plateforme d'évaluation multi-critères pour les algorithmes de traitement d'images médicales.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Imagerie médicale.

subject: Traitement d'images Modèles mathématiques.

subject: Traitement d'images Logiciels.

subject: Traitement d'images Évaluation.

subject: algorithme

subject: critère

subject: multi

subject: plateforme

subject: référence

abstract:
Les algorithmes de segmentation d’images médicales permettent la détection de structures anatomiques. Chaque année de nombreux algorithmes sont développés. Ils aident les cliniciens dans l’interprétation de la pathologie du patient. C’est pourquoi, il est nécessaire de proposer une segmentation la plus proche possible de la réalité. Pour vérifier cela, ils sont validés en utilisant des tests de performances appliqués sur des métriques, en les omparant à une référence. Toutefois, la validation est souvent subjective et chaque algorithme a sa propre méthode de validation. Il n’existe pas de protocole standardisé et il est bien souvent difficile de pouvoir omparer les algorithmes entre eux. Par ailleurs, dans le cas de données sur des patients, les ésultats de validation sont onditionnés par le modèle de référence, généralement obtenu par le biais d’un seul expert clinique.

L’objectif de ce mémoire est de proposer une plateforme d’évaluation d’algorithmes de traitements d’images médicales.

Le processus d’évaluation associé à cette plateforme est divisé en deux étapes principales. Dans un premier temps, nous proposons une manière d’obtenir une référence d’étude : soit en générant un étalon-or à partir de simulations mathématiques ; soit en utilisant des modèles obtenus par des experts et en générant un étalon-bronze servant de référence. Dans le cas de l’étalonbronze, nous proposons un moyen de le caractériser à travers des paramètres de performances. Cela permet d’obtenir un intervalle de confiance de la référence et de normaliser l’étude d’algorithmes qui s’en suit. Par la suite, nous comparons le comportement d’algorithmes à la référence en définissant des critères d’évaluation en fonction des besoins du cahier des charges. Ces critères sont définis à l’aide d’un arrangement de métriques tirées de la littérature. Les résultats sont finalement reportés dans des graphiques de performances de type radar. Ces graphiques permettent une interprétation multi-critères des algorithmes et servent à déceler les points forts et points faibles de chacune des méthodes. Il est ainsi possible en étudiant plusieurs algorithmes de les comparer sur un même graphique et pouvoir avoir une interprétation très rapide des différents comportements des algorithmes. Dans ce sens, la plateforme est un outil permettant non seulement de sélectionner l’algorithme qui répond le mieux aux exigences souhaitées mais également d’avoir une idée sur les points qui mériteraient d’être améliorés pour chacun des algorithmes testés.

Cette plateforme a été mise en place pour des algorithmes de segmentation 2D et 3D ainsi que pour des maillages de reconstruction 3D. Dans la partie résultats du mémoire, nous proposons une évaluation d’algorithmes pour certaines méthodes développées au laboratoire du LIO.


identifier: Boucher, Jean-Simon  (2017). Neuro-imagerie électromagnétique et localisation des oscillations cérébrales du sommeil.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

format: application/pdf application/pdf

subject: Cerveau Localisation cérébrale Logiciels.

subject: Sommeil à ondes lentes.

subject: Électroencéphalographie.

subject: Magnétoencéphalographie.

subject: Ondelettes.

subject: magnéto-électroencéphalographie

subject: MEEG

subject: Entropi (information)

subject: transformée en ondelettes

subject: fusion des modalités électroencéphalographie et magnétoencéphalographie

subject: fuseaux et ondes lentes du sommeil

abstract:
Ce mémoire porte sur l’étude des fuseaux et des ondes lentes de sommeil en utilisant la fusion des modalités MEG et EEG (MEEG) comme approche dans la localisation par maximum d’entropie en neuro-imagerie. Cette nouvelle technique permet la localisation de sources cérébrales dans le domaine temps-fréquences obtenu par la transformée en ondelette discrète des signaux. Le maximum d’entropie sur la moyenne (MEM) utilise ainsi les éléments d’informations (coefficients en ondelettes) pour obtenir une localisation sur le cortex.

Le but du projet est d’implémenter la fusion MEEG dans la fonction wMEM du logiciel Brainstorm. La MEG contient de l’information que l’EEG ne voit pas, alors fusionner ces modalités vient compléter la localisation de l’activité corticale par le wMEM. D’ailleurs, les tests de cette implémentation ont révélé que la fusion MEEG est plus sensible et spécifique que les modalités MEG ou EEG prises individuellement pour faire la localisation de sources.

La localisation des fuseaux de sommeil en utilisant seulement la magnétoencéphalographie (MEG) montre une dynamique spatiotemporelle située dans la région pariétale du cortex. En tenant compte de l’EEG la localisation donne une activité frontale en plus. Ce résultat est très important puisqu’il a déjà été démontré qu’un fuseau s’active dans le lobe frontal du cortex.

Les ondes lentes de sommeil sont davantage localisées dans la région frontale du cortex. Toutefois, pendant la transition du minima au maxima de l’onde lente, on observe une activité temporale. Comme les fuseaux, la MEG seulement n’est pas assez sensible pour aller chercher l’information frontale. L’ajout de l’EEG s’avère essentiel pour obtenir la dynamique des ondes lentes.

Les fuseaux peuvent être proches (temporellement) d’une onde lente. Les résultats des localisations des fuseaux avec onde lente sont davantage concentrés dans la région frontale, alors que la localisation des fuseaux sans onde lente montre aussi la région pariétale. Il y a donc une différence dans la dynamique de ces deux types de fuseaux.

En conclusion, la contribution originale d’implémenter la fusion MEEG pour localiser l’aspect oscillatoire du signal est très utile pour l’étude des fuseaux et ondes lentes du sommeil.


identifier: De Castilla, Hector  (2017). Le niobate de lithium à haute température pour les applications ultrasons.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Niobate de lithium.

subject: Matériaux piézoélectriques Modèles mathématiques.

subject: Matériaux à hautes températures.

subject: Transducteurs ultrasonores Matériaux.

subject: Appareils à ultrasons.

subject: méthode

subject: résonance

subject: piézoélectricité

subject: haute température

subject: méthode par résonance

subject: ultrasons

abstract: L’objectif de ce travail de maîtrise en sciences appliquées est de trouver puis étudier un matériau piézoélectrique qui est potentiellement utilisable dans les transducteurs ultrasons à haute température. En effet, ces derniers sont actuellement limités à des températures de fonctionnement en dessous de 300°C à cause de l’élément piézoélectrique qui les compose. Palier à cette limitation permettrait des contrôles non destructifs par ultrasons à haute température. Avec de bonnes propriétés électromécaniques et une température de Curie élevée (1200°C), le niobate de lithium (LiNbO3) est un bon candidat. Mais certaines études affirment que des processus chimiques tels que l’apparition de conductivité ionique ou l’émergence d’une nouvelle phase ne permettent pas son utilisation dans les transducteurs ultrasons au-dessus de 600°C. Cependant, d’autres études plus récentes ont montré qu’il pouvait générer des ultrasons jusqu’à 1000°C et qu’aucune conductivité n’était visible. Une hypothèse a donc émergé : une conductivité ionique est présente dans le niobate de lithium à haute température (>500°C) mais elle n’affecte que faiblement ses propriétés à hautes fréquences (>100 kHz). Une caractérisation du niobate de lithium à haute température est donc nécessaire afin de vérifier cette hypothèse. Pour cela, la méthode par résonance a été employée. Elle permet une caractérisation de la plupart des coefficients électromécaniques avec une simple spectroscopie d’impédance électrochimique et un modèle reliant de façon explicite les propriétés au spectre d’impédance. Il s’agit de trouver les coefficients du modèle permettant de superposer au mieux le modèle avec les mesures expérimentales. Un banc expérimental a été réalisé permettant de contrôler la température des échantillons et de mesurer leur impédance électrochimique. Malheureusement, les modèles actuellement utilisés pour la méthode par résonance sont imprécis en présence de couplages entre les modes de vibration. Cela implique de posséder plusieurs échantillons de différentes formes afin d’isoler chaque mode principal de vibration. De plus, ces modèles ne prennent pas bien en compte les harmoniques et modes en cisaillement. C’est pourquoi un nouveau modèle analytique couvrant tout le spectre fréquentiel a été développé afin de prédire les résonances en cisaillement, les harmoniques et les couplages entre les modes. Néanmoins, certains modes de résonances et certains couplages ne sont toujours pas modélisés. La caractérisation d’échantillons carrés a pu être menée jusqu’à 750°C. Les résultats confirment le caractère prometteur du niobate de lithium. Les coefficients piézoélectriques sont stables en fonction de la température et l’élasticité et la permittivité ont le comportement attendu. Un effet thermoélectrique ayant un effet similaire à de la conductivité ionique a été observé ce qui ne permet pas de quantifier l’impact de ce dernier. Bien que des études complémentaires soient nécessaires, l’intensité des résonances à 750°C semble indiquer que le niobate de lithium peut être utilisé pour des applications ultrasons à hautes fréquences (>100 kHz).


identifier: Chartrand, Gabriel  (2017). Segmentation 3D du foie.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

title: Segmentation 3D du foie

subject: Foie Imagerie par résonance magnétique Modèles mathématiques.

subject: Foie Radiographie Modèles mathématiques.

subject: Modélisation tridimensionnelle.

subject: Segmentation d'image.

subject: 3d

subject: 3-d

subject: interactif

subject: outil

subject: tomodensitométrie

subject: TDM

subject: IRM

abstract:
Le domaine de l’imagerie médicale a connu ces dernières années des progrès fulgurants notamment grâce au perfectionnement continu des imageurs médicaux et de l’explosion de la puissance de calcul des ordinateurs modernes. Ces développements ont eu une influence majeure sur plusieurs disciplines de la médecine, entre autres la chirurgie hépatique qui a évolué en une spécialisation distincte faisant intervenir des équipes multidisciplinaires composées de chirurgiens hépato-biliaires, hépatologues, oncologues, radiologues et ingénieurs en vision numérique. La rencontre de ces spécialistes favorise le développement de solutions innovantes qui permettent de réaliser des chirurgies toujours plus ambitieuses en minimisant les risques opératoires. Ces exploits sont rendus possibles entre autres grâce à de meilleurs outils de visualisation et de planification préopératoire. En modélisant avec précision les structures anatomiques d’un patient puis en dressant son bilan hépatique, il est possible de pratiquer des simulations chirurgicales et d’évaluer méticuleusement l’issue d’une procédure.

Une étape fondamentale dans l’utilisation de ces outils de planification est la modélisation précise des structures anatomiques du foie depuis des examens radiologiques issus de modalités telles que la tomodensitométrie (TDM) et l’imagerie par résonance magnétique (IRM). Cette étape, appelée segmentation 3D, consiste à délimiter les contours des organes afin d’en produire des modèles géométriques 3D. Ces modèles sont essentiels pour évaluer nombre de paramètres cliniques pertinents comme le volume de l’organe ou encore la proximité entre une lésion et les zones vasculaires sensibles de l’organe.

Les travaux rapportés dans cette thèse portent sur ce sujet, qui même après plusieurs années de recherche demeure une problématique ouverte. Un premier volet propose un outil de segmentation interactif et présente les possibilités qu’il offre en terme de modélisation interactive de divers structures anatomiques. Dans un deuxième temps, un outil dédié à la modélisation du parenchyme hépatique est décrit et évalué pour la segmentation d’images TDM et IRM. Finalement, un outil de modélisation des arbres vasculaires est présenté, permettant de définir les zones de perfusion et de drainage du foie. Une attention particulière est portée à l’application des méthodes proposées aux examens IRM, à l’efficience et au potentiel d’adoption clinique.


identifier: Vidal, Pierre Antoine  (2017). Élaboration d'outils de traitement d'images pour aider à la reconstruction 3D du rachis à partir d'images radiographiques postopératoires.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Colonne vertébrale Imagerie.

subject: Scoliose Radiographie.

subject: Segmentation d'image.

subject: Reconnaissance des formes (Informatique)

subject: Scoliose Diagnostic.

subject: algorithme

subject: postopératoire

subject: remplissage

subject: instrumentation

subject: remplissage

abstract:
La scoliose idiopathique adolescente est une maladie touchant principalement les jeunes adolescentes. C’est une déformation tridimensionnelle de la colonne vertébrale qui entraîne une modification de la posture. Malheureusement, les origines de cette maladie restent encore peu connues.

Une étape importante dans le diagnostic de la scoliose consiste à identifier manuellement des repères anatomiques sur des images radiographiques. Ces repères vont permettre de déterminer les indices cliniques pour aider au diagnostic et au traitement de la maladie. Ils sont également utilisés dans les procédés permettant de reconstruire en trois dimensions la colonne vertébrale. La visualisation de la colonne vertébrale en trois dimensions permet une meilleure évaluation de la déformation et un diagnostic. Une fois le diagnostic établi, les scolioses sévères nécessitent une opération chirurgicale. Cette opération consiste à redresser la colonne vertébrale et la maintenir à l’aide d’une instrumentation (vis, tiges et crochets).

Des algorithmes de détection automatique de la colonne ont été développés pour faciliter cette tâche, mais la présence d’instrumentation métallique les empêche de fonctionner de manière efficace.

La gêne occasionnée par l’instrumentation est problématique. Cette gêne est visuelle pour l’expert qui saisit les points caractéristiques nécessaires à la reconstruction. Elle perturbe également le fonctionnement des algorithmes de détection automatique.

L’objectif de ce mémoire est de proposer une solution qui diminue la gêne des opérateurs lors du processus de reconstruction. Il faut également s’assurer que les approches automatiques soient applicables au cadre du postopératoire. Cela permet de rendre la reconstruction postopératoire accessible avec les méthodes développées pour le préopératoire sans modification du procédé, qu’il soit manuel ou automatique.

La revue de la littérature et le retour de différents experts en reconstruction sur le sujet ont permis de déterminer la solution la plus adéquate pour répondre à la problématique. Cette solution comprend deux étapes :

1. Segmenter l’instrumentation et création d’un masque associé;
2. Remplacer le masque de l’instrumentation par de l’information qui permettra la poursuite du processus.

Le remplacement du masque est réalisé à l’aide de méthodes de remplissage appelés "Inpainting". Il existe deux grandes familles d’algorithmes de remplissage, les algorithmes basés sur la diffusion et ceux basés sur le remplissage par textures. Un algorithme de diffusion et trois algorithmes basés sur les textures ont été appliqués au cas du remplissage de l’instrumentation chirurgicale présente dans les radiographies postopératoires. Le but a été de définir quel algorithme était le plus efficace dans ce contexte. Il a été nécessaire de créer une référence pour évaluer le remplissage. L’ajout d’un masque d’instrumentation sur une radiographie non-scoliotique a permis de simuler la pose de tiges, vis et crochets tout en connaissant les structures masquées.

La méthode proposée a permis une diminution de la gêne pour les opérateurs ainsi que l’utilisation d’approches automatiques pour la reconstruction de la colonne vertébrale sur des radiographies réelles avec une instrumentation simulée et sur des images postopératoires réelles. L’utilisation de la métrique rapport signal bruit maximal (PSNR) a montré une amélioration de 49 % de l’image remplie par rapport à l’image instrumentée. La métrique Multi-Scale Structural Similarity (MSSIM) a démontré que le remplissage du masque de l’instrumentation en utilisant un algorithme basé sur la diffusion des niveaux de gris augmente de 30 % la similarité d’une radiographie instrumentée par rapport à la radiographie non instrumentée.

Nous avons également testé l’application de cette méthode dans le cadre de reconstruction 3D semi-automatique et automatique. L’application semi-automatique a montré que la méthode proposée n’apportait pas d’amélioration en matière de temps de reconstruction et de précision. Le confort utilisateur est cependant augmenté grâce au remplissage de l’instrumentation. De plus, l’erreur moyenne de détection calculée en utilisant des réseaux de neurones profonds (DNN) est améliorée de 4,7 mm. L’image remplie présente une erreur moyenne de détection de 3,0 mm contre 7,7 mm pour la simulation d’instrumentation et 1,3 mm d’erreur moyenne pour la radiographie saine.

Cette méthode permet aux algorithmes développés pour des images préopératoires de fonctionner sur des images postopératoires.


identifier: Ruby, Margaux  (2017). Optimisation des trajectoires verticales par la méthode de la recherche de l'harmonie.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Optimisation des trajectoires.
Avions Trajectoires.
Métaheuristiques.
Avions Carburants.
Vol Coût Contrôle.

abstract:
Face au réchauffement climatique, les besoins de trouver des solutions pour réduire les émissions de CO2 sont urgentes. L’optimisation des trajectoires est un des moyens pour réduire la consommation de carburant lors d’un vol.

Afin de déterminer la trajectoire optimale de l’avion, différents algorithmes ont été développés. Le but de ces algorithmes est de réduire au maximum le coût total d’un vol d’un avion qui est directement lié à la consommation de carburant et au temps de vol. Un autre paramètre, nommé l’indice de coût est considéré dans la définition du coût de vol. La consommation de carburant est fournie via des données de performances pour chaque phase de vol. Dans le cas de ce mémoire, les phases d’un vol complet, soit, une phase de montée, une phase de croisière et une phase de descente, sont étudiés. Des « marches de montée » étaient définies comme des montées de 2 000ft lors de la phase de croisière sont également étudiées.

L’algorithme développé lors de ce mémoire est un métaheuristique, nommé la recherche de l’harmonie, qui, concilie deux types de recherches : la recherche locale et la recherche basée sur une population. Cet algorithme se base sur l’observation des musiciens lors d’un concert, ou plus exactement sur la capacité de la musique à trouver sa meilleure harmonie, soit, en termes d’optimisation, le plus bas coût. Différentes données d’entrées comme le poids de l’avion, la destination, la vitesse de l’avion initiale et le nombre d’itérations doivent être, entre autre, fournies à l’algorithme pour qu’il soit capable de déterminer la solution optimale qui est définie comme : [Vitesse de montée, Altitude, Vitesse de croisière, Vitesse de descente].

L’algorithme a été développé à l’aide du logiciel MATLAB et testé pour plusieurs destinations et plusieurs poids pour un seul type d’avion.

Pour la validation, les résultats obtenus par cet algorithme ont été comparés dans un premier temps aux résultats obtenus suite à une recherche exhaustive qui a utilisée toutes les combinaisons possibles. Cette recherche exhaustive nous a fourni l’optimal global; ainsi, la solution de notre algorithme doit se rapprocher le plus possible de la recherche exhaustive afin de prouver qu’il donne des résultats proche de l’optimal global. Une seconde comparaison a été effectuée entre les résultats fournis par l’algorithme et ceux du Flight Management System (FMS) qui est un système d’avionique situé dans le cockpit de l’avion fournissant la route à suivre afin d’optimiser la trajectoire.

Le but est de prouver que l’algorithme de la recherche de l’harmonie donne de meilleurs résultats que l’algorithme implémenté dans le FMS.


identifier: Tudor, Magdalena  (2017). Aero-propulsive model design from a commercial aircraft in climb and cruise regime using performance data.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Avions Performances Modèles mathématiques.

subject: Avions Propulsion par réaction Modèles mathématiques.

subject: Optimisation mathématique.

subject: Avions de ligne.

subject: aéro

subject: aéro-propulsif

subject: croisière

subject: montée

subject: propulsion

subject: régime

subject: aviation commerciale

subject: modèles

subject: données numériques des performances

subject: méthodes d'identification et de validation du système

subject: processus d’optimisation des profils de vol

abstract:
IATA has estimated, in 2012, at about 2% of global carbon dioxide emissions, the environmental impact of the air transport, as a consequence caused by the rapidly growing of global movement demand of people and goods, and which was effectively taken into account in the development of the aviation industry. The historic achievements of scientific and technical progress in the field of commercial aviation were contributed to this estimate, and even today the research continues to make progress to help to reduce the emissions of greenhouse gases.

Advances in commercial aircraft, and its engine design technology had the aim to improve flight performance. These improvements have enhanced the global flight planning of these types of aircrafts. Almost all of these advances rely on generated performance data as reference sources, the most of which are classified as “confidential” by the aircraft manufacturers. There are very few aero-propulsive models conceived for the climb regime in the literature, but none of them was designed without access to an engine database, and/or to performance data in climb and in cruise regimes with direct applicability for flight optimization.

In this thesis, aero-propulsive models methodologies are proposed for climb and cruise regimes, using system identification and validation methods, through which airplane performance can be computed and stored in the most compact and easily accessible format for this kind of performance data. The acquiring of performance data in this format makes it possible to optimize flight profiles, used by on-board Flight Management Systems.

The aero-propulsive models developed here were investigated on two aircrafts belonging to commercial class, and both of them had offered very good accuracy. One of their advantages is that they can be adapted to any other aircraft of the same class, even if there is no access to their corresponding engine flight data. In addition, these models could save airlines a considerable amount of money, given the fact that the number of flight tests could be drastically reduced. Lastly, academia, thus the laboratory of applied research in active control, avionics and aeroservoelasticity (LARCASE) team is gaining direct access to these aircraft performance data to obtain experience in novel optimization algorithms of flight profiles.


identifier: Ameyed, Darine  (2017). Modélisation et spécification formelle de contexte et sa prédiction dans les systèmes diffus : une approche basée sur la logique temporelle et le modèle stochastique.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Informatique sensible au contexte Modèles mathématiques.

subject: Informatique sensible au contexte Innovations.

subject: Informatique omniprésente.

subject: Informatique sémantique.

subject: système diffus

subject: proactif

subject: prédiction du contexte

subject: méthode formelle

subject: PCTL

abstract:
Depuis son introduction par Mark Weseir, l’informatique omniprésente ne cesse de solliciter de l’intérêt croissant dans la sphère de l’innovation technologique. Soutenue par l’évolution technologique des systèmes embarqués, la miniaturisation et l’intégration de divers dispositifs communicants dans les applications informatiques, cette vision d’une technologie invisible, distribuée et intelligente devient de plus en plus concrète. Dépassant ainsi, les systèmes classiques vers des systèmes omniprésents sensibles à leurs contextes assistant d’une manière active et intelligente ses usagers. En leur apportant aide et commodité dans l’accomplissement des activités quotidiennes, et ce dans différents domaines.

Mettre en place ces systèmes omniprésents proactifs, intelligents et permettant une utilisation adaptée, naturelle et conviviale soulève encore beaucoup de défis pour assurer une proactivité sensible au contexte et adéquate au besoin de l’utilisateur. La majorité des travaux sur l’omniprésence se sont concentrés sur le contexte actuel. Par contre une nouvelle tendance appuie l’idée de l’importance de prendre en considération l’évolution du contexte pour prévoir un contexte futur et permettre de fournir une adaptation active et rapide à des situations futures. Montrant aussi l’importance de développer un cadre formel et général pour le contexte et la prédiction, sauf que jusque-là les approches formelles de la prédiction du contexte général sont manquantes.

Ce travail s’inscrit dans ce cadre. Et il porte sur le formalisme du contexte et la prédiction du contexte dans les systèmes omniprésents proactifs. Il vise à spécifier et modéliser le contexte et la prédiction du contexte futur dans un cadre formel tenant compte de l’évolution temporelle logique de l’espace de service. En premier lieu, nous avons défini le contexte sous une vision multidimensionnelle respectant une logique d’évolution spatiotemporelle. En second lieu, nous avons spécifié et modélisé le contexte dans un cadre formel logique intégrant la dimension spatiotemporelle. À la fin, nous avons spécifié et modélisé la prédiction de contexte futur dans un cadre formel et logique et sous une vision multidimensionnelle, dynamique et non déterministe basée sur la logique PCTL et le modèle de vérification stochastique.


identifier: Samba, Ness Gracia  (2017). Intégration de la dynamique de l'humain dans la planification de la production d'un système manufacturier.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Production Planification Modèles mathématiques.

subject: Entretien prédictif.

subject: Industrie manufacturière.

subject: Commande stochastique.

subject: Ingénierie des systèmes Coût.

subject: humain

subject: politique

subject: augmentation du temps de réparation

subject: commande optimale

subject: maintenance corrective

subject: système manufacturier

subject: processus stochastiques

abstract:
Cette étude traite le problème de planification conjointe de la production et de la maintenance corrective dans un système de production manufacturière sujet à des pannes et réparations aléatoires. Le but de cette recherche est de mettre en place une politique conjointe pour contrôler la production et la maintenance corrective d’un système manufacturier en considérant l’humain dans les activités de réparation de la machine. Le critère de performance considéré dans ce travail est le coût total de production. Ce coût est constitué des coûts de mise en inventaire, de rupture de stock et de maintenance corrective. La demande des produits finis est déterministe et définie par un taux constant.

Les modèles proposés représentent une extension du modèle classique d’Akella et Kumar (1986) appliqué sur un système constitué d’une machine produisant un seul type de produit (M1P1). En effet, les modèles développés au cours de cette étude prennent en considération la dégradation de la performance (augmentation du temps de réparation) dans le processus de planification de la production et de la maintenance corrective. L’approche proposée est basée sur la commande optimale stochastique appliquée à un système de production modélisé par un processus markovien à temps continu et à états discrets. Le principe du maximum en programmation dynamique est utilisé par un coût actualisé sur un horizon infini.

Les conditions d’optimum obtenues sont décrites par des équations aux dérivées partielles couplées sous la forme d’équations d’Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB). Ces équations étant difficiles à résoudre, nous proposons une résolution numérique en utilisant l’approche de Kushner. Cette résolution numérique nous a permis de déterminer les lois de commande conjointe (taux de production de la machine et du remplacement du technicien de réparation) du système de production considéré. Une analyse détaillée des résultats obtenus et une analyse de sensibilité ont permis de décrire le plan de production (outil d’aide à la décision) et de valider les modèles proposés pour différents scénarios associés à la dégradation de la performance du technicien de réparation.


identifier: Kazeminia, Mehdi  (2017). Characterization and Modelling of Packed-stuffing Boxes.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Étoupe Modèles mathématiques.

subject: Étoupe Conception et construction.

subject: Étanchéité Appareils et matériel .

subject: Étoupe Expériences.

subject: Garnitures (Génie mécanique).

subject: valve avec presse-étoupe

subject: micro et nano fluides dans les milieux poreux

subject: modèle constitutif

abstract:
The global concern of the climate and environmental changes and the increase of greenhouse gases has led to the adoption of strict regulations on fugitive emissions. The industrial sector contributes significantly to the production of fugitive emissions. Aaccording to the Environmental Protection Agency (EPA), 60% of emissions from equipment devices are attributed to valves. As a result, standard organizations such as ISO and API developed new standard test procedures to qualify the sealing performance of valves. However, there remains lack of However, there remains lack of standard design procedure for stuffing-box valves and selection of proper materials to improve their sealing performance. The main objective of this thesis is to introduce a procedure to characterize sealing performance and develop a standard design procedure for stuffing-box valves.

In order to fulfill these objectives, theoretical models supported by a series of experimental tests were constructed to characterize the sealing performance and evaluate the integrity of stuffing-boxes. The experimental investigations were carried out on a test bench equipped with high accuracy instrumentation to practically simulate real applications and to record the sealing behavior of the systems. Packing rings made of flexible graphite (which were used as a sealant), various levels of compression stress, and three different fluids (helium, argon and nitrogen) were applied in the test plan. The theoretical model for mechanical integrity was a combination of theories; thick cylinders (Lame) and the theory for beams on elastic foundations. Furthermore, three different approaches (Modified Darcy, concentric cylinders and capillary models) were used to characterize the porosity and its influence on the sealing performance of packing rings.

The results, when considering the significant agreement between the theory and test measurements, proved the reliability of the proposed procedures for the characterization of mechanical integrity and sealing performance of stuffing-boxes valves. The results also demonstrated that an open and tapered angle on the internal wall of the housing is useful in improving the sealing performance of a stuffing-box.


identifier: Amor, Houssem Eddine  (2017). Design and fabrication of a miniaturized wireless pH sensor.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: pH.

subject: Mesure Instruments Conception et construction.

subject: Capteurs.

subject: Antennes d'émission.

subject: batterie

subject: miniaturisation

subject: sans-fil

subject: Wireless

subject: sans-fil

subject: sans batterie

subject: miniature

abstract:
pH sensors have been used in numerous applications, such as environmental monitoring, food quality control, and clinical testing. The conventional sensors, based on glass electrodes, provide high precision and reliability over an extended period. However, the bulkiness and the lack of integration have limited their use. The recent advances in microfabrication and materials have enabled miniaturized pH sensing systems based on various substrates; however, the reliability and integration with electronics remained a challenge.

In this work, we designed and developed a miniaturized pH sensor using different fabrications process, aiming for potential applications in clinical monitoring, environmental and foodsafety monitoring. Due to biocompatibility, infections and size concerns, the need for a wireless and battery-less system is evident, especially for medical devices. For that reason, we also designed a wireless user interface and an optimized inductive link (transmitter antenna, receiver antenna) to transmit power wirelessly.


identifier: Rogeaux, Alexandre  (2017). Impact du viellissement par oxydation sur les caractéristiques rhéologique et chimique de deux bitumes de même grade de performance et d'origine pétrolière différente.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Bitume Essais.
Oxydation.
Bitume Composition.
Bitume Propriétés mécaniques.
Rhéologie.
vieillissement
caractérisation rhéologique
caractérisation chimique

abstract:
Les bitumes sont caractérisés selon leur grade de performance, celui-ci correspondant à l’intervalle thermique à l’intérieur duquel le bitume est susceptible d’être employé. Ce grade est basé sur les performances rhéologiques du bitume déterminées lors d’essais en laboratoire, et non intrinsèquement liées à la composition chimique du bitume. Le bitume étant une ressource d’origine naturelle, sa composition chimique varie en fonction du pétrole brut source et de son procédé de fabrication. Cette variation de composition chimique influe sur les caractéristiques rhéologiques du bitume, et ceci n'est pas pris en compte actuellement.

L’objectif du présent programme de recherche est d’évaluer l'impact de la composition chimique du brut sur les caractéristiques mécaniques et rhéologiques du bitume, ceci dans le but d’appréhender l’influence du choix du brut sur la formulation des enrobés et les caractéristiques des bitumes.

Deux bitumes possédant le même grade de performance PG 58-28 mais provenant de sources différentes ont été employés afin de faire varier la composition chimique du brut. Différents protocoles de vieillissement par oxydation, basés sur les protocoles normalisés des essais RTFO et PAV, ont été appliqués aux deux bitumes afin d’observer l’effet de la composition chimique du brut sur le vieillissement par oxydation.

La caractérisation rhéologique de deux bitumes a ensuite été effectuée, par le biais d’essais DSR et BBR. Par la suite, ces bitumes ont été caractérisés chimiquement, à l’aide d’analyse par spectroscopie infrarouge (FTIR) ainsi que grâce à des essais TGA/DSC et EGA. Enfin, une recherche de corrélations entre ces deux caractérisations a été effectuée.


identifier: G. Lamarre, Simon  (2016). Conception, fabrication et validation d'une presse à injection basse pression pour le procédé des poudres métalliques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Moulage par injection Appareils et matériel.

subject: Moulage par injection Conception et construction.

subject: Métaux Moulage par injection.

subject: Poudres métalliques.

subject: Viscosité.

subject: Ségrégation (Métallurgie)

subject: injection

subject: presse

subject: moulage par injection de poudre

subject: presse à injection

subject: aptitude au moulage

abstract:
Le moulage par injection à basse pression de poudre métallique est une technique de mise en forme de pièces de formes complexes. La poudre métallique est mélangée avec des polymères basse viscosité (ex. : cire) pour former un mélange homogène à une température supérieure à la température de fusion des polymères. Pour faciliter l’injection dans la cavité du moule, la composition des mélanges est ajustée pour diminuer la viscosité. D’une part, les mélanges peu visqueux possèdent une bonne moulabilité. D’autre part, le phénomène de la ségrégation se manifeste rapidement avec les mélanges peu visqueux.

Les machines commerciales sont munies d’un canal d’injection et d’une valve qui relient le réservoir de mélange et la cavité du moule. Le mélange reste stationnaire dans ces composantes entre deux séquences d’injection, ce qui le rend propice à la ségrégation. Plusieurs brevets tentent de résoudre ce problème en utilisant des pompes et des canaux de recirculation. Ces composantes sont difficiles à nettoyer en raison de leur complexité.

Une machine à injection basse pression a été conçue et fabriquée pour l’étude de l’aptitude au moulage des mélanges de très faible viscosité (ex. : 0.1 Pa·s), qui tient compte du phénomène de ségrégation et des contraintes de nettoyage. Un piston d’injection puise le volume désiré d’un réservoir. Ensuite, un mouvement latéral cisaille le mélange à l’intersection entre le réservoir et le cylindre et bouche l’orifice de sortie du réservoir. Le cylindre est dégagé et peut recevoir le moule. À la suite de l’injection, le piston retourne à la position du réservoir et entre dans son orifice de sortie. Le mélange résiduel est retourné dans le réservoir, mélangé et désaéré à nouveau.

L’appareil a été validé par des essais d’injectabilité avec un mélange de poudre d’acier inoxydable et de liants à basse viscosité. Des essais d’injection ont montré que le mélange contenant l’acide stéarique a parcouru la plus grande distance dans le moule de forme spirale, suivi du mélange contenant l’acide stéarique et l’éthylène vinyle acétate et finalement du mélange contenant seulement la cire de paraffine. Des essais de rhéologie ont corrélé ces résultats pour une viscosité associée à un faible taux de cisaillement. Un essai de ségrégation a montré qu’un temps d’attente de moins d’une minute devait être respecté avant de mesurer une ségrégation importante. De plus, le fonctionnement du système de vacuum a été validé par des analyses radiographiques. Un temps de mélange sous vacuum de 30 min est suffisant pour éliminer complètement la présence de bulles d’air dans la pièce injectée.


identifier: Mougel, Léo  (2017). Conception d'un outil d'aide à la planification de changements d'ingénierie en milieu aéronautique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Aéronautique Appareils et matériel Innovations.

subject: Obsolescence.

subject: Planification des besoins en composants Modèles mathématiques.

subject: processus de changement d’ingénierie

subject: caractérisation de changements d’ingénierie

abstract:
L’obsolescence est un phénomène qui touche de plus en plus le secteur aéronautique. De par l’augmentation du nombre de composants électroniques dans les appareils, il arrive de plus en plus souvent qu’un fournisseur annonce la fin de production ou la modification du composant. Il existe diverses manières pour répondre à un cas d’obsolescence mais la solution à long terme la plus répandue consiste à remplacer ou modifier le composant obsolète, autrement dit, de faire un changement d’ingénierie. Dans le cas de l’aéronautique, les contraintes de certification ainsi que la complexité des composants, font que les projets de changement d’ingénierie sont souvent conséquents laissant peu de marge de manœuvre avant la rupture de stock si la notification n’arrive pas assez tôt. La notion de planification est donc centrale et permet d’anticiper les retards potentiels qui peuvent induire des ruptures de production. En raison du nombre important de contraintes de certification auquel est soumise l’industrie l’aéronautique, ces processus doivent être formalisés.

L’objectif de ce travail est de concevoir un outil d’aide à la planification de changements d’ingénierie en aéronautique. L’outil permet, à partir des caractéristiques du changement, d’identifier les livrables à fournir. Deux (2) sous-objectifs ont été identifiés. Le premier est celui de modéliser le processus de changement d’ingénierie dans le cas d’obsolescence. Le deuxième sous-objectif est de construire un outil d’aide à la planification de ces projets.

La méthodologie adoptée pour répondre à cette problématique est celle dictée par la science de la conception, où les objectifs sont traduits en livrables et ces livrables sont conçus au travers de cycles de conception. Un choix de langage de modélisation du processus a été fait pour répondre aux besoins identifiés lors d’une analyse du besoin. A partir de cette représentation du processus de changement d’ingénierie, les critères d’applicabilité des livrables de projet ont été analysés et intégrés dans un outil d’aide à la planification.

L’outil final est évalué par les utilisateurs ainsi que par une étude de cas. Les résultats de ces évaluations montrent la pertinence de l’outil face à la problématique de planification des changements d’ingénierie ainsi qu’une bonne fiabilité de l’identification des livrables de projet. Ce travail permet de tracer le lien entre les changements d’ingénierie et leur processus.


identifier: Salomon, Andrianjafy  (2017). Génération intelligente de modèles procéduraux par prospection des paramètres du L-système.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Infographie Modèles mathématiques.

subject: Modélisation tridimensionnelle.

subject: Intelligence artificielle Informatique.

subject: Programmation orientée objet (Informatique) Logiciels.

subject: 3D

subject: 3-D

subject: L-système

subject: métrique

subject: modèle

subject: procédural

subject: sélection

subject: modélisation procédurale interactive

abstract: La modélisation procédurale est la solution alternative d’excellence à l’utilisation excessive des ressources à la fois en terme humain d’infographiste 3D mais aussi en ressources matérielles. Les nouvelles techniques des deux dernières décades répondent assez bien aux besoins requis dans la modélisation de scènes complexes. Le contrôle sur les objets modélisés constitue un constant défi afin d’éviter les motifs récurrents engendrés par les L-systèmes appliqués à la modélisation d’arbres. Dans cet esprit, ce mémoire propose un ensemble d’outils procéduraux permettant d’éditer des arbres suivant des critères perceptuels. Notre démarche consiste à s’appuyer sur une étude avec des participants afin d’automatiser l’ajustement des paramètres de L-systèmes, de sorte que les arbres résultants soient pertinents pour les utilisateurs. Sept grammaires L-système ont été utilisées pour l’étude. Les propriétés géométriques et topologiques de chaque grammaire vont constituer un système de métriques, que nous inspectons pendant les variations des paramètres des grammaires. Afin d’identifier les arbres les plus intéressants, les différences entre l’arbre initial et les arbres générés sont évaluées dans une analyse en composantes principales. Les tests ont établi une corrélation entre la pertinence des arbres générés et leurs emplacements dans l’espace des vecteurs caractéristiques des analyses de différence. Les expérimentations ont été effectuées pour acquérir des informations sur les relations entre les paramètres et les métriques, afin de proposer des modèles d’arbres pertinents pour les utilisateurs. Outre l’établissement d’un système de métriques dans le but d’évaluer et de comparer mathématiquement les arbres, ce projet contribue à la littérature en proposant une sélection intelligente basée sur les historiques de dérivation. Les utilisateurs modifient l’arbre en effectuant des sélections à partir desquelles la méthode de sélection intelligente peut inférer le nombre de regénération à faire sur chaque sous ensemble sélectionné de l’arbre. Les aperçus des modifications relatives à chaque qualificatif sont conjointement proposés aux utilisateurs pour faciliter les retouches sur l’arbre. Les résultats démontrent que notre approche permet d’identifier une riche variété d’arbres 3D en se basant sur la mesure des différences des arbres.


identifier: Ben Salem, Fahd  (2017). Évaluation de l'effet d'ajout du régénérant sur le bitume vieilli et sur les enrobés recyclés à froid.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Revêtements bitumineux Adjuvants.

subject: Enrobés à froid Adjuvants.

subject: Revêtements bitumineux Recyclage.

subject: Enrobés à froid Recyclage.

subject: Revêtements bitumineux Propriétés mécaniques.

subject: Rhéologie.

subject: vieillissement

subject: MR-5

subject: régénérant

subject: enrobé recyclé à froid

subject: bitume vieilli

abstract:
Le vieillissement du bitume présente l’un des plus grands problèmes dans le recyclage des enrobés bitumineux. Il conduit à un changement dans la structure chimique du bitume et une augmentation de sa viscosité et de sa rigidité. L’utilisation de régénérant est l’un des solutions proposées afin de réactiver le bitume vieilli existant dans les granulats recyclés, de retrouver ses propriétés initiales et permettre en conséquence d’augmenter le pourcentage de recyclé dans la réhabilitation des chaussées.

Ce projet consiste à évaluer l’effet de l’ajout d’un régénérant sur les propriétés rhéologiques du bitume vieilli d’une part et sur les propriétés mécaniques des enrobés bitumineux recyclés à froid d’autre part. Pour ce faire, trois mélanges du bitume vieilli extrait d’un granulat bitumineux recyclé (GBR), bitume vieilli avec l’ajout du 10 % du régénérant (Slop Wax) et du bitume extrait d’un mélange de MR-5 avec émulsion régénéré après quinze jours de cure ont été testés. Des essais de BBR et DSR ont été effectués sur les trois mélanges pour déterminer leurs températures hautes (Te) et basses (Tb). Des essais de spectrométrie FTIR utilisés pour voir l’influence du régénérant sur la structure chimique ont également été réalisés. Ensuite, des essais de modules complexes et d’orniérage ont été menés sur des enrobés recyclés à froid de type MR-5 avec et sans régénérant.

Les résultats montrent que l’ajout du 10 % d’un régénérant dans le bitume vieilli permet de diminuer la température haute et la température basse du bitume, l’analyse des résultats de spectrométrie FTIR montre qu’après l’ajout du régénérant l’intensité des pics d’oxydation C=O et S=O est diminué. L’ajout d’un régénérant conduit à une diminution du module complexe E* de l’enrobé recyclé à froid ainsi que sa résistance à l’orniérage. Cela peut être expliqué par la diminution de la viscosité du bitume vieilli et une correction partielle du rapport maltène-asphaltène.

Il est important ensuite d’évaluer l’influence de la période de cure sur l’interaction entre le bitume vieilli, le bitume d’ajout et le régénérant et d’essayer éventuellement d’autres types de régénérant et d’autres pourcentages.


identifier: Ounejjar, Youssef  (2011). Convertisseur électronique de puissance multiniveaux et à faible répercussion sur le réseau électrique.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Convertisseurs électriques Modèles mathématiques.

subject: Convertisseurs électriques Économies d'énergie.

subject: Topologie.

subject: convertisseurs multiniveaux

subject: modélisation

subject: efficacité énergétique

subject: harmoniques

subject: hystérésis

abstract:
Une nouvelle topologie de conversion de l’énergie électrique à cellules en U empilées (PUC) est présentée dans cette dissertation. Cette topologie est très compétitive du fait qu’elle combine les multiples avantages des ses concurrentes. Elle est caractérisée par sa faible répercussion sur le réseau électrique, sa grande efficacité énergétique et par l’utilisation d’un nombre réduit de composants actifs et passifs. Se basant sur une modélisation moyenne des convertisseurs multiniveaux PUC, la technique de commande proposée permet d’avoir un courant de ligne presque parfaitement sinusoïdal avec une fréquence de modulation aussi basse que dix fois celle du réseau électrique. Les filtres peuvent être alors très réduits voir même évités ce qui résulte sur une grande efficacité énergétique et un faible coût d’installation.

Une étude comparative très détaillée est performée afin de mettre en valeur le gain en coût des convertisseurs PUC par rapport à ceux des topologies existantes, comme par exemple celle à capacités flottantes (FC), à point neutre callé par des diodes (NPC) et à celle à onduleurs en cascade (OC). Un autre avantage réside dans le fait que les convertisseurs PUC ont une taille physique réduite ce qui optimise l’espace de l’installation.

Une technique d’hystérésis à multibandes est aussi utilisée pour contrôler la topologie proposée comme il est décrit dans cette dissertation. En effet, des contrôleurs à hystérésis à six et à quatorze bandes sont conçus pour avoir un courant presque sinusoïdal, dans les deux modes onduleur et redresseur, et afin d’assurer un fonctionnement à facteur de puissance unitaire même variations brusques de la charge.

Un convertisseur issu d’une combinaison des topologies PUC et NPC est aussi présenté. La technique de commande proposée a été conçue pour assurer la régulation et l’équilibrage des tensions de sortie même sous variations de la charge et pour respecter un fonctionnement à facteur de puissance unitaire.

La topologie proposée a été vérifiée par simulations en utilisant l’environnement Matlab Simulink et l’outil Simpowersystems. La validation expérimentale a été performée par le biais de la plateforme dSpace DS1103 et de l’outil Matlab Real-Time Workshop (RTW).


identifier: Blanchet, Jean-Nicola  (2016). Automated texture-based recognition of corals in natural scene images.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Récifs et îles de coraux.

subject: Analyse d'images.

subject: Reconnaissance optique des textures.

subject: Traitement d'images Techniques numériques.

subject: annotation

subject: automatisation récifs coralliens

subject: scène naturelle

subject: étiquettes

subject: approche multi-classifieur

subject: caractéristiques

subject: rejet

abstract: Current coral reef health monitoring efforts rely on biodiversity data. Although cutting-edge imaging technology enables reliable and automatic collection of such data, simple RGB digital photography in combination with manual image annotation remains a popular solution. Unlike other acquisition methods, close range visible light imaging yields detailed species and surface coverage data, and requires cheaper equipment. Moreover, images acquired in the last few decades are limited to mere RGB photographs or analog VHS video, and contain important data for long term analysis. Unfortunately, manual expert labeling has become problematic due to the high volume of images and the lack of human resources available. Consequently, coral reef biodiversity data currently available is based mostly on small sample analysis. Previous automatic benthic image annotation systems have yielded unsatisfactory results compared to human performance for the same task. This is partly due to the high diversity of complex textures found in these images. We hypothesize that these complex textures require different features to be properly characterize. Motivated by the need for an improved automated benthic image annotation system, this work proposes a new approach based on a combination of multiple state-of-the art texture recognition methods. Firstly, methods to correct and enhance images will be investigated. Secondly, various state-of-the-art texture features will be used to overcome the texture diversity challenge: many statistical features, local binary patterns, textons, vector-quantized Scale-Invariant Feature Transform (SIFT) using the Improved Fisher Vector (IFV) method, Deep Convolutional Activation Feature (DeCAF), amongst others. Thirdly, a multi-classifier fusion method is proposed to efficiently aggregate the information from these multiple texture representations using a score-level fusion. Fourthly, rejection will be applied to further enhance accuracy. The results on the AIMS dataset (Australian Institute of Marine Science) and MLC2008 (Moorea Labeled Corals 2008) containing respectively 75 825 and 131 260 coral texture patches show that the proposed multi-classifier fusion method outperforms any other single method for the task of benthic image labeling.


identifier: Sabri, Vahid  (2017). Dimensional metrology of non-rigid parts without specialized inspection fixtures.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Métrologie.

subject: Machines Pièces.

subject: Usines Qualité Contrôle.

subject: Montages (Génie mécanique).

subject: Tolérance aux fautes (Ingénierie).

subject: Détection de défaut (Ingénierie).

subject: Qualité Contrôle.

subject: aéronautique

subject: automobile

subject: géométrique

subject: inspection

subject: pièce

subject: dimensionnement et tolérancement géométrique (GD&T)

subject: tolérance de profil

subject: localisation

subject: conditions d'assemblage

abstract: Quality control is an important factor for manufacturing companies looking to prosper in an era of globalization, market pressures and technological advances. Functionality and product quality cannot be guaranteed without this important aspect. Manufactured parts have deviations from their nominal (CAD) shape caused by the manufacturing process. Thus, geometric inspection is a very important element in the quality control of mechanical parts. We will focus here on the geometric inspection of non-rigid (flexible) parts which are widely used in the aeronautic and automotive industries. Non-rigid parts can have different forms in a free-state condition compared with their nominal models due to residual stress and gravity loads. To solve this problem, dedicated inspection fixtures are generally used in industry to compensate for the displacement of such parts for simulating the use state in order to perform geometric inspections. These fixtures and the installation and inspection processes are expensive and time-consuming. Our aim in this thesis is therefore to develop an inspection method which eliminates the need for specialized fixtures. This is done by acquiring a point cloud from the part in a free-state condition using a contactless measuring device such as optical scanning and comparing it with the CAD model for the deviation identification. Using a non-rigid registration method and finite element analysis, we numerically inspect the profile of a non-rigid part. To do so, a simulated displacement is performed using an improved definition of displacement boundary conditions for simulating unfixed parts. In addition, we propose a numerical method for dimensional metrology of non-rigid parts in a free-state condition based on the arc length measurement by calculating the geodesic distance using the Fast Marching Method (FMM). In this thesis, we apply our developed methods on industrial non-rigid parts with free-form surfaces simulated with different types of displacement, defect, and measurement noise in order to evaluate the metrological performance of the developed methods.


identifier: Lara Cardoso, Jorge  (2017). Performance improvements on rotor position sensored and sensorless FOC of PMSM intented for EV propulsion applications.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Orientation du flux (Génie électrique) Modèles mathématiques.

subject: Capteurs de déplacement.

subject: Machines synchrones.

subject: Moteurs à aimants permanents.

subject: Véhicules électriques.

subject: Systèmes de propulsion.

subject: algorithme

subject: encodeur analogique magnétique

subject: approximations polynomiales

subject: compensation de l’erreur de position du rotor

subject: ondulations de couple

subject: commande à flux orienté

subject: injection de signal de haute fréquence

abstract:
The research work reported in this thesis addresses the improvement of both rotor position sensored and sensorless Field Oriented Control (FOC) of Permanent Magnet Synchronous Machines (PMSM) intended for Electric Vehicle (EV) propulsion applications. Three main contributions have been done on this subject. The details of each of them are given below.

The first contribution is the development of a novel algorithm based on polynomial approximations (PA) for an efficient position error compensation of magnetic analog encoders (MAE) used in PMSMs for EV traction. The proposed PA algorithm requires a negligible memory space compared to a very high-resolution look-up table (LUT). The use of polynomials allows compensating every possible input rotor position without carrying out an interpolation or a rounding to the nearest quantized value. Advantageously, the polynomial coefficients are deduced from a calibration procedure that does not require an accurate and high-resolution position sensor for comparison and error-calculation purposes. The PA algorithm has been implemented to work in real time on a TM4 EV drive controlling an 80 kW PMSM. The performance of the algorithm has been validated at 6000 and 9000 r/min under +85 and ±55 Nm of torque, respectively. The electromagnetic interference (EMI) effects have been minimized using a type-2 phase-locked loop (PLL). The proposed PA algorithm assisted with the PLL is capable of reducing the total position error to a range as small as ±0.2 mechanical degrees. This error has been measured under steady state conditions. However, the transients from the PMSM operation do not deteriorate the achieved compensation given that the only parameters input to the PA algorithm are the voltage samples of the sine and cosine signals from the uncompensated encoder and they are independent of the operating point of the machine. The combination of the PA algorithm and the type-2 PLL is a promising solution for compensating the position error from low-cost MAEs, thus allowing to achieve high-performance field-oriented control of PMSMs in EV applications. The characteristics of this high-performance PMSM-drive are the development of 1) Average torque with a small plausibility range for reducing the torque variation 2) Maximum torque with optimal stator currents to avoid wasting the energy from the battery and thereby extending the vehicle autonomy and 3) Small torque ripple generation for maximizing the torque-speed curve. By reducing the torque oscillations, the voltage ripple produced in the DC bus becomes smaller and the defluxing current variations are reduced, thus the DC bus voltage percentage utilization is increased and the based speed as well as the maximum operating speed are also extended. The higher the accuracy of the rotor position sensor, the lower the voltage, current and torque ripples and hence the closer to the full capacity and optimal operation of the machine-drive.

The second contribution is the modeling and the analysis of the effects from the rotor position error in the performance of FOC-PMSMs for EV applications. A special focus is given to the torque ripple generated along the characteristic trajectories in the different operating regions of the PMSM. An extended and generalized model of the torque ripple produced by the PMSM as a function of the rotor position error has been analytically deduced. An infinite-speed interior-(I) PMSM drive and a finite-speed surface-mounted (SM)-PMSM drive are considered for the simulations carried out in MATLABSimPowerSystems. The experimental results have been validated with a TM4 EV drive controlling an 80 kW SM-PMSM. The torque ripple has been evaluated for both motoring and regenerative braking operation modes under maximum torque conditions varying from 100 Nm at 1000 r/min up to 55 Nm at 9000 r/min. The obtained simulation and experimental results demonstrate the good accuracy of the proposed model for evaluating the torque ripple produced in PMSMs due to the error from the rotor position sensor. The simulation and experimental results obtained from the time- and frequency- domain analysis show that the influence of the rotor position error in the torque ripple generation is much significant than other causes such as the current sensor inaccuracy, the finite word-length (FWL) effect, the finite PWM resolution, the PWM switching, the inverter dead-time, the asymmetric stator phase resistance, the cogging effect, and the nonsinusoidal air-gap flux density. The compensation of the error from the rotary position sensor mounted on the 80 kW SMPMSM from TM4 allowed reducing the equivalent torque ripple percentage to an interval between 1% and 3% for the entire operating speed range of the machine working under the maximum symmetrical motoring and generating torque. Thanks to the torque ripple modeling and the rotor position error compensation algorithm based on PA, the maximum limit condition of 5% demanded in high-performance EV PMSM-drives has been successfully evaluated and fulfilled.

The third contribution is the investigation of the performance of two novel Half Switching Frequency Voltage Injection (HSFVI) demodulation algorithms for encoderless FOC of PMSMs intended for EV propulsion. The proposed rotating and pulsating HSFVI demodulation algorithms do not require voltage measurements or approximations for estimating the rotor position angle. The proposed HSFVI algorithms based on Pulse Width Modulation (PWM) have been quantitatively and qualitatively compared by MATLAB-SimPowerSystems simulations as well as experimentally against the two equivalent classical High Frequency Signal Injection (HFSI) approaches based on Space Vector Modulation (SVM). A 2.5 kW PMSM with radially inset rotor magnets has been used for experimentally evaluating and validating the performance analysis and the comparison of the four algorithms fully implemented to work in real-time on a TI C2000 Digital Signal Processor (DSP). The results obtained with an 80 kW Interior (I)-PMSM intended for EV propulsion also show that the proposed algorithms allow a better machine control performance in terms of a smaller torque ripple generation and a faster current control loop. The use of the proposed pulsating and rotating HSFPWM sensorless techniques for estimating the rotor position in the low speed range and the standstill condition can thereby positively contribute to the fault-tolerant and reliability enhancement in Light and Heavy-Duty Electric Vehicle (LHDEV) PMSMtraction drives.

The proposed compensation algorithm based on polynomial approximations, the devised calibration procedure, the extended and generalized model developed for evaluating the torque ripple produced by the machine as a function of the rotor position error as well as the performance investigation carried out for the two novel HSFVI demodulation algorithms proposed for the encoderless FOC of the machine constitute an important step-forward in the domain of PMSM-drives. The development of the theory and equations that support the proposed algorithms as well as the simulation and experimental results obtained at ÉTS and TM4 with the 400 W, 2.5 kW and 80 kW PMSMs are a valuable archive for future works on this subject.


identifier: Zaag, Mahdi  (2017). Identification des paramètres du moteur de l'avion Cessna Citation X pour la phase de croisière à partir des tests en vol et à base des réseaux de neurones.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Identification des systèmes.

subject: Avions Moteurs Modèles mathématiques.

subject: Avions Essais en vol Méthodes de simulation.

subject: Réseaux neuronaux (Informatique)

subject: Cessna

subject: Citation

subject: modélisation

subject: X

subject: modèle

subject: essais en vol

subject: réseaux de neurones

abstract:
La disponibilité des modèles précis des avions est parmi les éléments clés permettant d’assurer leurs améliorations. Ces modèles servent à améliorer les commandes de vol et de concevoir de nouveaux systèmes aérodynamiques pour la conception des ailes déformables des avions. Ce projet consiste à concevoir un système d’identification de certains paramètres du modèle du moteur de l’avion d’affaires américain Cessna Citation X pour la phase de croisière à partir des essais en vol. Ces essais ont été effectués sur le simulateur de vol conçu et fabriqué par CAE Inc. qui possède le niveau D de la dynamique de vol. En effet, le niveau D est le plus haut niveau de précision donné par l’autorité fédérale de réglementation FAA de l’aviation civile aux États-Unis.

Une méthodologie basée sur les réseaux de neurones optimisés à l’aide d’un algorithme intitulé le "grand déluge étendu" est utilisée dans la conception de ce système d’identification. Plusieurs tests de vol pour différentes altitudes et différents nombres de Mach ont été réalisés afin de s’en servir comme bases de données pour l’apprentissage des réseaux de neurones. La validation de ce modèle a été réalisée à l’aide des données du simulateur. Malgré la non linéarité et la complexité du système, les paramètres du moteur ont été très bien prédits pour une enveloppe de vol déterminée. Ce modèle estimé pourrait être utilisé pour des analyses de fonctionnement du moteur et pourrait assurer le contrôle de l’avion pendant cette phase de croisière.

L’identification des paramètres du moteur pourrait être réalisée aussi pour les autres phases de montée et de descente afin d’obtenir son modèle complet pour toute l’enveloppe du vol de l’avion Cessna Citation X (montée, croisière, descente). Cette méthode employée dans ce travail pourrait aussi être efficace pour réaliser un modèle pour l’identification des coefficients aérodynamiques du même avion à partir toujours des essais en vol.


identifier: Mohammed-Taifour, Abdelouahab  (2017). Instationnarités dans une bulle de décollement turbulente : étude expérimentale.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Écoulement instationnaire (Dynamique des fluides) Modèles mathématiques.

subject: Couche limite turbulente Modèles mathématiques.

subject: Souffleries aérodynamiques Écoulement Visualisation.

subject: Essais en soufflerie aérodynamique.

subject: bulle de décollement turbulente

subject: instationnarités

subject: mécanismes instationnaires

subject: dynamique bi-modale

abstract:
La dynamique d’un écoulement turbulent massivement décollé ou bulle de décollement turbulente (TSB) dont le décollement est provoqué par l’imposition d’une succession de gradients de pression adverse et favorable sur une plaque plane a été étudiée expérimentalement. Cette étude est réalisée dans une soufflerie aérodynamique subsonique à circuit ouvert en utilisant plusieurs moyens de mesures, à savoir l’anémométrie à fil chaud, des capteurs de pression piézorésistifs et la vélocimétrie par images de particules (PIV). La vitesse de l’écoulement potentiel à l’infini amont est de 25 m/s et le nombre de Reynolds construit avec l’épaisseur de quantité de mouvement de la couche limite en amont du point de décollement est de Reθ =∼ 5000.

La dynamique de la TSB a été analysée en se basant essentiellement sur les densités spectrales de puissance et les fonctions de corrélations des fluctuations de pression et de vitesse issues des mesures ponctuelles ainsi que la décomposition orthogonale en modes propres (POD) des champs de vitesse mesurés par PIV. Cette dynamique, dans laquelle deux phénomènes associés à des échelles temporelles distinctes prennent place, est bi-modale. Ces deux phénomènes sont relatifs au mouvement global de la TSB à basse fréquence et induisant de fortes variations de sa taille instantanée, et au mouvement convectif des structures cohérentes (CS) de la couche de cisaillement englobant la TSB et leur lâcher pseudo-périodique à moyenne fréquence. Le premier mode POD, contenant ∼ 30% de l’énergie totale, a été associé au mouvement global de la TSB. Lorsqu’il est utilisé pour construire un modèle réduit de l’écoulement, il décrit les cycles de contraction / dilatation de la TSB, dénommés mouvement de respiration. Ce mouvement provoque des changement de la longueur de la TSB allant à ∼ 90% de sa longueur moyenne et conduit à des fluctuations de pression à basse fréquence qui sont observées principalement en amont du point de décollement et en aval du point de recollement. Les mécanismes physiques établis pour d’autres types de la TSB et pouvant piloter ce mouvement ont été discutés, néanmoins aucun d’entre eux ne semble vraisemblable dans la présente configuration de TSB. Le mode de lâcher tourbillonnaire est associé à une fréquence qui, lorsqu’elle est normalisée par l’épaisseur de vorticité et la vitesse de convection des structures, résulte en une fréquence réduite en très bonne concordance avec celle obtenue dans une couche de mélange plane. La couche de cisaillement se développe en grande partie en amont du point de décollement moyen via un processus similaire à celui observé dans une couche de mélange plane.


identifier: Avilés Castillo, Juan  (2017). Applied electromagnetic environment cognition to improve a radio communication link.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Performance des réseaux (Télécommunications) Modèles mathématiques.

subject: Téléphonie cellulaire Antennes-relais Localisation.

subject: Diagrammes de rayonnement d'une antenne Modèles mathématiques.

subject: Géolocalisation Bases de données.

subject: Systèmes de communication à ondes millimétriques.

subject: base de données

subject: traçage de rayons

subject: antenne directionnelle

subject: alignement de l'antenne

subject: station de base

subject: équipement de l'utilisateur

subject: radiofréquence

subject: localisation de l'utilisateur

abstract:
With the continuous adoption of mobile devices, the cellular wireless capacity is projected to grow at rates that would not be supported in current microwave networks, therefore, a high interest in millimeter-wave bands (30-300 GHz) has risen since they provide the possibility of a larger spectrum allocation compared to the one below 3 GHz. Specifically, the 28-38 GHz band is currently considered to have a high potential to provide fifth generation cellular services. In this regard, field measurements show that viable links, even in non-line of sight conditions, can be established within a radius of 200 meters but these need to be found with the help of directional antennas. This scheme is different from the one used in current cellular systems in which the application of directional antennas is normally applied after the network access is completed and not for the access itself. Channel estimation implemented with hybrid beamforming methods have been proposed as solutions but at the expense of more than one radio frequency chain. On the other hand, compressed sensing channel estimation techniques which take advantage of the sparse characteristics of the millimeter-wave channels giving an accurate representation of the power angle profile and a very much reduced beamforming overhead turns to be sensitive to additive noise. This latter effect can produce an impact mostly in non-line of sight locations where the signal power may not be high enough.

In this work, we take advantage of the site-specific propagation characteristics in which the system is deployed. This knowledge can be exploited at the base station side in the form of a database linked to the position of the user equipment. The location information is becoming more accessible in cellular equipment as a built-in feature with an increasing degree of accuracy.

In the first part, it is shown that a prior selection of the most effective base station antenna directions to deliver the highest possible power value to users located in non-line of sight positions can speed up an access link. Specifically for the 28 GHz band, simulation data from a ray tracing tool applied in specific urban environments indicate that the utilization of arbitrary base station angles in a cell search procedure is not of maximum benefit for the users. Some of the angles are largely or partially blocked by nearby buildings restricting the radio frequency illumination to a maximum power of a lower value compared to what can be obtained from others. A power level benefit higher than 2 dB can be obtained in a defined number of consecutive power measurements, however this performance improvement appears to be conditioned by the severity of the existing street canyon propagation. Moreover, given that the same base station or user equipment discrete angles are repeated individually or together at many different geographical positions, their percentage distribution for maximum power delivery can also be exploited for further improvement. A simplified ray tracing procedure is developed to identify the best base station angles together with their non-uniform percentage distribution. The application impact (two scenarios) of this reduced set of angles is determined by contrasting the improvement in the signal to noise ratio when both the base station and user equipment change their main beam orientations in a random fashion a certain number of trials. Additionally, a comparison of the number of antenna beam switches needed for an access link in a particular antenna alignment procedure is performed. These results may be helpful especially for those systems using analog beamforming.

In the second part, we developed an antenna alignment algorithm exploiting specific propagation knowledge in the form of a database linked to the geographical position of the user equipment. Both cases in which the base station knows the exact and inexact location of the user are considered. We take advantage of the observation that the base station angle associated to the first propagation path serving the user repeat exactly or approximately in the database points located within a circle of radius D around the reported position. This result allows to illuminate appropriately the user even for the case of an inexact position information. The determination of the best BS angle facilitates the application of a narrow beamwidth antenna in the initial stage of the antenna alignment process providing the advantage of an increased starting illumination power and consequently of a reduced total number of alignment steps. Through ray tracing simulations it is shown that the proposed algorithm has similar or better performance relative to a modified classical hierarchical procedure as long as the exact geographical position is located inside a circular area of database points. Moreover the radius D of the circular area can be set to a value a little larger than the maximum error of the positioning system without much variation on the performance. On the other hand, there is no need of a very high resolution database. Simulation results applying maximum position errors up to 10 m and database resolutions up to 4 m, respectively, indicate that the distance between the database points can be increased up to 2m without much impact. These outcomes are sustained when the maximum power level received at the user equipment varies.

In the third part, we expand the application of a site-specific propagation characteristics knowledge to increase a link capacity. Given that a database can have information of all propagation paths associated to a specific position of the user, we extend the algorithm developed in the previous part to take advantage of a second path as long as the total capacity link is larger than what can be obtained with just the first path. The inaccuracy in the position reported forces the selection of a reference point in the database to approximate the main angles of the second path. Ray tracing simulations in three well defined areas show that for the decision rules adopted, the additional capacity gain accomplished with the algorithm is fairly close to the ideal case where the exact user position is known. Given that only one additional step is needed for the base station to communicate the angle information of the second path to the user, a database dependent alignment process remains faster relative to a comparable modified classical hierarchical method. Additionally, we examine the effect of the database resolution on the performance of the proposed algorithm for static and variable conditions.


identifier: Elcadhi, Salha  (2017). Conception et caractérisation d'un montage expérimental de combustion d'huile de pyrolyse.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Huile de pyrolyse Combustion.
Huile de pyrolyse Analyse.
Huile de pyrolyse Essais.
Transition énergétique.
bio-huile
diesel
analyse des gaz
analyse des particules

abstract:
Ce travail a pour objectif de développer et de valider un montage expérimental permettant d’étudier la combustion de la bio-huile et de caractériser ses émissions polluantes. Il s’inscrit dans le cadre d’un projet global visant à valoriser les résidus agricoles des entreprises serricoles québécoises en bio-huile par voie de pyrolyse rapide et à brûler cette bio-huile dans les chaudières de chauffage des serres présentement utilisées. Dans l’optique d’assurer une transition énergétique et de diminuer les coûts d’adaptation de ces chaudières, il a été convenu que le mélange bio-huile et diesel constitue une alternative prometteuse.

Le banc d’essais de combustion a été conçu en considérant les caractéristiques physicochimiques de la bio-huile ainsi que les diverses techniques pouvant améliorer la combustion (e.g. préchauffage de l’air de combustion ainsi que de la bio-huile, type d’injection, génération de Swirl). L’assemblage du montage expérimental a été réalisé au laboratoire TFT de l’ÉTS. Son étalonnage a été effectué en incluant les différentes mesures préliminaires et méthodes de calcul nécessaires à la collecte des résultats de la combustion.

La caractérisation du montage expérimental a été établie à travers une série de tests de combustion de diesel. Les paramètres de fonctionnement étudiés sont : le débit d’air d’atomisation, la position de prise des échantillons, le nombre de Swirl et le débit du diesel. Les émissions polluantes gazeuses (CO2, CO, C3H8, HCHO, NO et NO2) ont été analysées en utilisant un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Cette caractérisation a permis de comprendre l’influence des paramètres de combustion ainsi que la tendance générale des émissions polluantes gazeuses. Les résultats expérimentaux montrent qu’un Swirl maximal (i.e un écoulement complètement tangentiel) permet d’améliorer la qualité de la combustion. Ainsi, un état de référence correspondant à la meilleure combustion avec un minimum d’imbrûlés a été déterminé pour un nombre de Swirl maximal et un débit de diesel de 0.5 LPH. Enfin, une analyse des particules émises sous les conditions de l’état de référence a été effectuée en utilisant un spectromètre de mobilité électrique (SMPS).

Une méthode d’émulsification bio-huile/diesel ainsi qu’une procédure expérimentale permettant d’étudier sa combustion ont été proposées. Les conditions de l’état de référence ainsi déterminé peuvent être utilisées pour la combustion des mélanges bio-huile/diesel.


identifier: Michaud, Hughes  (2017). Conception d'une structure soudée pour l'actionnement de vannes de pipelines automatisées.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
conception
structure soudée
soudage
vannes
pipelines

abstract: L’industrie pipelinière en Amérique du Nord représente un marché fort intéressant pour tout fournisseur capable de répondre à ses besoins. Toutefois, les exigences de cette industrie sont très élevées et ne cessent d’évoluer. À cet égard, ce mémoire présente le développement d’un prototype de piédestal, soit la structure liant les vannes des pipelines à leurs actionneurs, en respect de ces exigences. Ce projet suit donc une démarche complète de la science de la conception marquée par l’élaboration du cahier des charges ainsi que par la conception et l’évaluation du prototype. Des analyses par la méthode des éléments finis (AMEF) et des essais mécaniques sous la surveillance d’un système de corrélation d’image numérique (DIC) ont d’ailleurs été menés pour compléter ces étapes. De plus, le soudage à l’arc sous protection gazeuse (GMAW) a été la méthode prévalente retenue pour assembler les composantes structurelles du piédestal. L’élaboration et l’évaluation du mode opératoire de soudage (DMOS) sont donc couvertes dans ce projet où cinq (5) méthodes de contrôle non destructif (CND) ont été employées. Les résultats suggèrent que le prototype et le DMOS associé se conforment aux normes établies par l’American Petroleum Institute (API) et l’American Welding Society (AWS). Néanmoins, certains éléments tels que le comportement en fatigue de la structure auraient besoin d’être évalués lors d’une analyse plus poussée et un seul élément doit être modifié, soit le couple de serrage des boulons liant le piédestal à la vanne.


identifier: Bakena Mboua, Jean Christian  (2016). Étude et amélioration du processus d'usinage : cas du tournage chez APN Inc.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Usinage Production Contrôle.

subject: Fabrication Contrôle.

subject: Outils de coupe Bases de données Conception.

subject: Aéronautique Appareils et matériel Conception et construction.

subject: optimisation

subject: processus de fabrication

subject: procédé d’usinage

subject: condition de coupe

subject: base de données

abstract:
La concurrence assez rude dans le domaine de l’usinage mécanique, amène les entreprises à travailler pour l’optimisation de leurs processus de fabrication et de leurs pratiques industrielles pour arriver à usiner plus facilement les pièces de bonne qualité à moindre prix quelle que soit leur complexité. Pour être plus concurrentiel et compétitif, l’entreprise APN Inc. qui œuvre dans le domaine de l’usinage haute précision des pièces aéronautiques a orienté ce projet de maîtrise dans l’optimisation de ses processus de fabrication.

Pour y arriver, une étude globale des pratiques industrielles a été faite pour mieux comprendre les besoins de l’entreprise. Ceci a permis l’élaboration des recommandations et des propositions pour améliorer certains aspects du processus.

Par la suite, une analyse des pratiques d’usinage a été réalisée afin d’établir une base de données résumant les conditions d’usinage par caractéristique. Une comparaison des conditions de coupe utilisées à celles des catalogues a été faite. Des recommandations d’amélioration des pratiques d’usinage ont été élaborées.

Pour une visualisation plus nette et claire, une élaboration des conditions de coupes optimales pour des caractéristiques à haut volume de production a été faite. L’élaboration d’une façon optimale de réaliser certaines opérations d’usinage a été proposée ainsi que le calcul du gain réalisable. Une base de données des meilleurs parcours d’outils se basant sur le débit de copeau et du temps d’usinage théorique a été créée.


identifier: Sagnier, Maxime  (2017). Nouvelles technologies, juridiction des métiers et productivité sur les projets de construction québécois.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Construction Industrie Productivité Québec (Province).

subject: Construction Industrie Sous-traitance Droit Québec (Province).

subject: Dynamique des systèmes Modèles mathématiques.

subject: Communication dans les métiers de la construction.

subject: fragmentation

subject: graphique

subject: information

subject: interface

subject: modèle

subject: technologie

subject: juridiction des métiers

subject: analyse de réseaux sociaux

subject: technologies de l’information et de communication

abstract:
L’industrie de la construction est en mal de productivité notamment du fait de sa fragmentation. Cette fragmentation semble être favorisée au Québec par des lois et juridictions rigides. L’objectif de la recherche est d’étudier l’impact des spécificités de l’industrie de la construction québécoise sur la productivité, que ce soit au niveau de l’exécution des chantiers ou des nouvelles technologies.

Ce manque de productivité dont pâtit l’industrie de la construction provient notamment de son manque de collaboration entre ses acteurs. Cette fragmentation peut être atténuée par l’utilisation de technologies de l’information et de la communication (TIC). Afin d’étudier les freins et incitatifs à l’implantation des TIC spécifiques au Québec, des entretiens ont été réalisés avec des acteurs de la construction non précurseurs dans les TIC puis leurs réseaux sociaux ont été analysés. Les résultats ont permis de confirmer les freins trouvés dans la littérature (fragmentation, manque de confiance, manque de compétences…) mais avec une cause différente : le cadre légal québécois.

Ce cadre légal, avec notamment la juridiction des métiers, est aussi à l’origine de la multiplicité des sous-traitants. Afin de valider et de quantifier les impacts identifiés dans la littérature et de comprendre les dynamiques engendrées par cette multiplicité, des observations sur le chantier ont été réalisées afin d’élaborer un modèle de dynamique des systèmes. Une interface graphique a été réalisée afin de mettre à disposition aux lecteurs un modèle utilisable librement. Les résultats ont montré que la juridiction des métiers semble augmenter la gestion à réaliser sur les chantiers et causer une baisse de productivité sur des chantiers de moyenne envergure (5M$). Néanmoins, ces impacts semblent être plus importants sur des chantiers de plus petite envergure d’une durée de quelques semaines, comme montrés par le modèle de dynamique des systèmes.

Ainsi, le cadre légal de la construction québécoise semble devoir s’adapter afin de permettre une meilleure implantation des TIC et améliorer la productivité des travaux. En effet, les responsabilités semblent devoir être redéfinies, les lois et règlements sur les professionnels et la juridiction des métiers être assouplies, le payement des acteurs être révisé et les TIC doivent être exigées dans les contrats.


identifier: Azzakhmam, Mourad  (2017). Virtualisation des réseaux sans fil: stratégie optimisée de déploiement progressif.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Systèmes virtuels (Informatique)

subject: Réseaux locaux sans fil.

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

subject: Théorie des graphes.

subject: algorithme

subject: évolutionnaire

subject: virtualisation sans fil (WAV)

subject: dépenses CAPEX/OPEX

subject: qualité de service QoS

subject: technologie de virtualisation "green field"

subject: déploiement progressif optimisé

abstract:
La virtualisation est un nouveau concept qui promet de répondre à la demande croissante en qualité de service (QoS) tout en réduisant d’une part les émissions de carbone et d’autres parts, les dépenses d’investissements de capital (CAPEX) ainsi que celles d’exploitation (OPEX). Dans ce contexte, plusieurs modèles de virtualisations des réseaux d’accès sans fil (WAV) ont été développés et sont utilises afin de trouver un équilibre entre la satisfaction des abonnés ainsi que le coût de déploiement des infrastructures réseau. Le choix d’un cadre de virtualisation est un grand défi puisque chaque modèle est caractérisé par un coût (CAPEX et OPEX) et une QoS bien spécifique.

La virtualisation dans un contexte "green field" fournit un outil qui permet de donner une visibilité aux exploitants en prenant en considération leurs contraintes budgétaires ainsi que leurs exigences en termes de QoS. Toutefois, le déploiement de cette stratégie demeure inapplicable dans la pratique en raison de la migration brusque de LTE (Long Term Evolution) vers un réseau virtualisé. En outre, le processus de virtualisation nécessite un temps considérable afin de remplacer graduellement le réseau LTE sans avoir d’impact sur le bon fonctionnement du système. Ainsi, le déploiement progressif est une solution inévitable qui permettra aux exploitants et industriels d’avoir une vision pratique sur les différentes étapes du processus de virtualisation.

L’objectif principal de ce projet de recherche est de proposer et de valider la meilleure stratégie de déploiement progressif (WAV) afin de permettre aux exploitants télécom d’avoir un outil optimisé et pratique pour le déploiement progressif. Dans ce mémoire, nous avons proposé deux stratégies de deployment progressif : pré-planifiée et optimisée. La première se base sur des algorithmes évolutionnaires tandis que la deuxième se base sur la théorie des graphes. Les résultats obtenus permettent de confirmer avec certitude que la stratégie optimisée de déploiement offre de meilleures performances. En effet, l’implémentation de ce nouvel outil nous permet non seulement de trouver la solution optimale de déploiement, mais aussi il permet de résoudre des problèmes d’optimisation multidimensionnelle de plus en plus hétérogènes (architectures de virtualisation, densités d’utilisateurs, HetNet, exploitants).


identifier: Morattab, Armin  (2017). Mode selection map in device-to-device communication.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
dispositif à dispositif
D2D
sélection de mode
carte de sélection de mode
transfert intercellulaire
gestion de la mobilité

abstract:
One of the recent features presented by the Long Term Evolution - Advanced (LTE-A) standard is enabling the network User Equipments (UEs) to directly communicate with each other without routing the signal through evolved-Node B (eNB). This is called the Device-to-Device (D2D) transmission and it brings different types of gains to the network. The UEs are enabled to choose their transmission mode among the reuse, dedicated, and cellular modes. For a network consisting of a pair of D2D enabled UEs, a cellular UE, and an eNB, the mode selection procedure indicates the best mode to be chosen by the D2D pair while the cellular UE is in communication with the eNB. The reuse and dedicated modes are direct transmission while the cellular mode is the traditional cellular transmission. In the reuse mode the same frequency resources are used by the D2D pair and the cellular user. However, in the dedicated and cellular modes, different resources are allocated for the D2D and cellular transmission.

In this work, we show that there are certain regions in the network that if the moving UE stays in them, a specific transmission mode is always selected for the transmission between D2D pair. The set of these regions is called the mode selection map of the network. We use our mode selection map models to propose a handover mechanism when the moving UE leaves a specific region in the map and enters to a neighboring region.

For mode selection map derivation, we present an analytical framework for a simple D2D enabled network for two different channel conditions: 1) Line-of-Sight (LoS) path-loss channel; 2) fading channel. The overall throughput of the network for the reuse, dedicated, and cellular modes is calculated and presented in three different equations. When the channel’s model is LoS path-loss, to find the mode selection map, these equations are equalized two by two and the resulted equation is solved. For the fading channel scenario, due to the probabilistic variation of the channels the expectation of the overall throughput of the network is calculated for three Transmission Modes (TMs) and the resulted functions are equalized two by two and solved.

In our study of handover issues in D2D enabled network we propose an algorithm for the case when the cellular UE moves in the network while the communication channels are fixed. The algorithm relies on two decision parameters, i.e. distance from the boundaries of the map and intersection with the boundaries of the map, which are analytically computed. To evaluate the performance of the handover mechanism we develop an analytical approach to calculate two performance metrics, denoted as handover rate and sojourn time, using the mode selection map.


identifier: Nobert, Gabriel  (2017). Caractérisation et linéarisation d'amplificateur de puissance RF par prédistorsion numérique dans un contexte d'appareils mobiles.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Amplificateurs de puissance Modèles mathématiques.

subject: Réponse en fréquence (Génie électrique)

subject: Distorsion (Électronique) Essais (Technologie).

subject: Transmission sans fil Alimentation en énergie.

subject: linéarisation

subject: modèle

subject: amplificateur RF

subject: prédistorsion

subject: NARMA

subject: appareil mobile

abstract:
La linéarisation des amplificateurs de puissance RF a été étudiée extensivement dans le domaine des amplificateurs à haute puissance destinés à des stations de base. Cependant, dans le cadre d’amplificateurs destinés à des appareils mobiles à faible consommation, peu d’études existent.

Une méthode de prédistorsion a été développée afin de faire la conception d’un banc de prédistorsion assez flexible pour des travaux d'expérimentation sur les amplificateurs intégrés sur puces de semiconducteur, pour le laboratoire LACIME à l’ÉTS. Un modèle NARMA polynomial a été utilisé et ses performances ont été comparées à un modèle polynomial de type NMA et statique. L’algorithme LMS a été utilisé afin de faire l’identification du système. L’implémentation complète du générateur de signal avant et après s’est faite sur un SoftwareDefined Radio (SDR) qui fonctionne en parallèle avec un PC se chargeant de faire le traitement des données de la séquence d’entrainement à l’aide du logiciel MATLAB. Un amplificateur de puissance à faible consommation est polarisé en classe A, puis en classe AB. Ce dernier est utilisé afin de faire la validation de l’algorithme de prédistorsion. Par la suite, la validation des modèles NMA et NARMA a été faite avec l’aide de l’amplificateur polarisé en classe AB auquel une large inductance d’isolation RF a été ajoutée au collecteur afin d’augmenter l’importance des effets de mémoire dans l’amplificateur.

Les résultats démontrent un fonctionnement de l’algorithme de prédistorsion lorsqu’un modèle de type NMA, NARMA ou bien statique est utilisé. Une amélioration de près de 9dB d’ACPR est observée lorsqu’une prédistorsion statique est utilisée en classe AB à puissance maximale. Il a également été démontré qu’une amélioration de l’efficacité énergétique à travers la polarisation de l’amplificateur (en polarisant de la classe A vers AB) peut être réalisée. Puis, l’amplificateur peut être linéarisé de façon convenable, améliorant ainsi les performances globales de ce dernier. À une puissance de sortie légèrement supérieure pour l’amplificateur en classe AB (0.8dB), une diminution de 145mW de la puissance consommée a été observée avec une diminution du niveau d’ACPR dans le canal adjacent de 3.7dB. Une augmentation du niveau d’ACPR dans le canal alterne a cependant été observée en passant à 6.1dB plus haut.

On peut finalement conclure que les techniques de prédistorsion dans le contexte d’amplificateurs destinés à des appareils mobiles démontrent vraisemblablement un potentiel d’amélioration des performances globales dans un système de télécommunications, particulièrement en ce qui concerne le compromis entre l’efficacité énergétique et la linéarité.


identifier: Chung, Mai Taing Wendy  (2016). Modélisation rénale 4D par approche volumétrique séquentielle et 2D ultrarapide en IRM.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Imagerie quadridimensionnelle Modèles mathématiques.

subject: Superposition d'images (Électronique numérique) Modèles mathématiques.

subject: Reins Tumeurs Traitement.

subject: Ultrasons focalisés de haute intensité.

subject: Imagerie médicale.

subject: 2D

subject: 2-d

subject: 3D

subject: 3-d

subject: deux

subject: trois

subject: dimension

subject: recalage

subject: HIFU

subject: recalage d’images

subject: IRM

subject: corrélation croisée

subject: information mutuelle

subject: optimisation Simplex Downhill

abstract: Les techniques de ciblage de tumeurs rénales durant un traitement par ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) ne sont pas encore bien explorées en raison de difficultés liées aux mouvements du rein lors du traitement. L’approche expérimentale de ce projet nécessitait une acquisition d’images 3D IRM avant le traitement et une acquisition d’images 2D durant le traitement. L’objectif était de recaler les images 2D avec les acquisitions 3D afin de proposer une méthode de suivi de la tumeur et du rein lors d’un traitement par HIFU par imagerie médicale. Une étude du mouvement du rein a été effectuée et a révélé que ce mouvement se décomposait en une translation significative dans l’axe cranio-caudal (par rapport aux deux autres axes) et une rotation variable d’un individu à l’autre selon les trois axes. Par la suite, une méthode de recalage d’images 2D/3D par intensité a été proposée. Pour évaluer l’efficacité de cette méthode de recalage, deux fonctions de mérite ont été utilisées : la corrélation croisée et l’information mutuelle. En combinant chacune de ces fonctions à une fonction d’optimisation appelée Downhill Simplex, les résultats ont révélé des coefficients de corrélation plus élevés en utilisant la fonction de corrélation croisée par rapport à la fonction d’information mutuelle. La méthode de recalage a été testée avec des rotations selon les trois axes du rein pour simuler de légers déplacements. Les coefficients de corrélation ainsi obtenus étaient en moyenne de 96% avec un temps de calcul moyen de 11 secondes. Enfin, les coordonnées du centre de la tumeur ont été localisées en temps réel à partir des images 2D par rapport à un point de référence dans ces images 2D.