identifier: Jeannotte, Eric  (2013). Estimation of lidar bias over complex terrain using numerical tools.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Vents Vitesse Mesure.
CFD
complexe
LiDAR
OpenFOAM
terrain

abstract:
For a few years, a new wind measurement instrument has been competing with standard cup anemometers: wind LiDARs. Despite numerous advantages such as ease of deployment and the possibility to scan at multiple heights simultaneously, the performances of this instrument over complex terrain are still a matter of debate. This is mainly due to the flow homogeneity assumption made by the remote sensor which leads to a positive or a negative bias. The objective of this work was to implement a method to evaluate LiDAR bias over complex terrain using OpenFOAM. To accomplish this task, a CFD model capable of dealing with complex terrain and sparse forest was developed in OpenFOAM v1.7. A RANS approach coupled with a modified k-ε turbulence model accounting for extra turbulence generated by the forest was used. To estimate LiDAR bias, the method proposed by Bingöl et al. (2008) was implemented as a post-processing tool.

First, a simple verification of the model was carried out by modeling neutrally stratified boundary layer. Apart from the usual overshoot of k in the near-wall cells, results agreed well with analytical solutions. Then, the modifications brought to the solver to account for the effects of forest were validated. In order to do so, flow over and within a dense forest was modeled and results were compared to experimental data of Amiro (1990) and numerical results of Dalpé and Masson (2008). An innovative top boundary condition totally independent of the forest displacement height developed by Lussier-Clément (2012) was also validated. The experiment showed that, in the presence of forest, imposing fixed values for U, k and ε at the top of the domain is not appropriate. The LiDAR bias post-processing algorithm was also validated for flow over an isolated Gaussian hill. The effects of the scanning height as well as the slope of the hill were investigated. For terrain slopes ranging from ∼25% to ∼43%, LiDAR bias ranging from 2% up to 10% was observed. The generalization of the method for large areas revealed to be particulary useful at showing the extant of the bias.

Finally, a real case scenario was studied where a LiDAR was sited in the Gaspe peninsula on a complex and densely forested terrain. The assessment of the CFD model for this site firstly revealed the significant impact of both the location and nature of the inlet boundary condition. Then, the LiDAR bias was estimated with the help of OpenFOAM v1.7, MeteoDyn WT 4.0 and WAsP Engineering. Numerical results were compared to experimental data. Despite the presence of terrain complexity up to a distance of eight times the radius of the scanned disc around the remote sensor, very little error was observed, suggesting that the LiDAR is only affected by topographic variations closer to the scanned volume.


identifier: Sylvain, Gabriel  (2013). Étude de l'impact de l'émergence des projets de bâtiments écologiques sur le processus de livraison de projet de bâtiment.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

format: application/pdf application/pdf

subject: Constructions durables Québec (Province)

subject: Gestion de projet.

subject: bâtiment

subject: écologique

subject: livraison

subject: paradigme

subject: processus

subject: vert

abstract:
L'industrie de la construction possède les meilleures opportunités d'influencer la situation environnementale en raison de sa part importante dans la consommation d'énergie et dans le réchauffement planétaire. Présentement, la construction écologique est dans les premières étapes d'un changement de paradigme des fondements de son industrie : elle se transforme d'une tendance temporaire en un mode de vie et une façon de transiger des affaires. À ce jour, il demeure, au Québec, très peu de recherche, voire aucune, qui traite de la mise en oeuvre du processus de livraison d’un projet de bâtiment écologique, émergeant du nouveau paradigme.

Cette étude présente une revue de la littérature des éléments moteurs et des obstacles environnementaux, économiques et sociaux du changement de paradigme ainsi que les attributs et la structure organisationnelle du processus de livraison issu de l’émergence des projets de construction écologique. Les résultats d’une étude qualitative tenue à l’aide d’un questionnaire judicieusement élaboré, publié par le web et destiné aux professionnels de l’industrie ayant déjà réalisé des projets de bâtiment écologique au Québec, sont présentés et discutés. La présente recherche permettra d’abord aux intervenants de l’industrie de la construction au Québec d’améliorer leur compréhension du changement de paradigme présentement en cours et du processus de livraison d’un projet de bâtiment écologique, et dans un deuxième temps, de s’informer du niveau de compréhension des intervenants de l’industrie de la construction au Québec et puis d’identifier les opportunités d’amélioration.

La revue de la littérature a permis de conclure que le processus de livraison traditionnel n’est pas adapté à la mise en oeuvre d’un projet de bâtiment écologique et qu’un changement radical du processus de livraison doit être implanté. Les résultats de l’étude qualitative démontrent que les intervenants de l’industrie de la construction au Québec, particulièrement les professionnels et les entrepreneurs, sont respectivement réfractaires au changement de paradigme et inconfortable face à leurs nouveaux rôles et responsabilités. La sensibilisation, l’éducation et les formations massives des intervenants, soutenues et à grande échelle, s’offrent comme solution évidente pour assurer la mise en oeuvre et la pérennité du processus de livraison des projets de bâtiment écologique au Québec.


identifier: Mezquita, Jeffrey  (2013). Contrôle secondaire coordonné de tension des réseaux électriques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Réseaux électriques (Énergie)

subject: Régulation Automatisation.

subject: Réseaux électriques (Énergie)Québec (Province)

subject: Régulateurs de tension.

subject: Algorithmes génétiques.

subject: coordonné

subject: nœud

subject: pilote

subject: profil

subject: tension

subject: zone

subject: carte auto-adaptative (SOM)

subject: écoulement de puissance optimale (OPF)

subject: Hydro-Québec

abstract: L’objectif principal de la recherche est d’automatiser la régulation de la tension au niveau secondaire dans les réseaux électriques d’Hydro-Québec. Pour y parvenir, un réglage secondaire coordonné de tension (RSCT) a été utilisé. Les principales étapes à suivre pour implémenter un RSCT sont la division d’un réseau électrique en zones, le choix de noeuds pilotes représentatifs du profil de tension dans chaque zone et l’implémentation du contrôle en tant que telle. Le présent mémoire met à l’essai certaines méthodologies pour chacune des étapes. Pour la division d’un réseau électrique, l’utilisation des algorithmes de classification comme le « Fuzzy C-Means » et la carte auto-adaptative (« Self-Organizing Map » en anglais ou « SOM ») est mise à l’essai. Pour le choix des noeuds pilotes, une méthode de recherche globale effectuée à l’aide d’un algorithme génétique (AG) est mise à l’essai. Pour l’implémentation du RSCT, celle-ci est faite à l’aide d’une architecture simple utilisant des écoulements de puissance optimaux (« OPF ») dans le contrôle. Le réseau d’IEEE de 39 noeuds, le réseau d’IEEE de 118 noeuds, qui a été modifié, ainsi que le réseau d’Hydro-Québec ont été utilisés pour valider l’ensemble des méthodologies. En gros, le principe de fonctionnement du RSCT avec des OPF est concluant. Les principales recommandations consistent à améliorer la recherche de noeuds pilotes, à améliorer la discrétisation des « valeurs shunts » et à ajouter dans le contrôle la capacité de tenir compte des puissances réactives produites par les générateurs et de limiter les variations de tension sur ces derniers.


identifier: Robache, Rémi  (2013). Mise en œuvre et caractérisation d'une méthode d'injection de pannes à haut niveau d'abstraction.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Circuits intégrés Tolérance aux fautes.

subject: Circuits intégrés Simulation par ordinateur.

subject: Rayonnement cosmique.

subject: Réseaux logiques programmables par l'utilisateur.

subject: comportement fautif

subject: injection

subject: panne

subject: signature

subject: rayons cosmiques

subject: SEU

subject: fiabilité

subject: FPGA

abstract:
De nos jours, l’effet des rayons cosmiques sur l’électronique est connu. De nombreuses études ont démontré que les neutrons étaient la cause principale des erreurs non destructives sur les circuits intégrés à bord des avions. De plus, la réduction de la taille des transistors rend les circuits de plus en plus sensibles à ces derniers. Les circuits tolérants aux radiations sont parfois utilisés afin d’améliorer la robustesse des circuits. Cependant, ces circuits sont coûteux et leur technologie tend à être en retard de quelques générations par rapport aux circuits non tolérants. Les concepteurs préfèrent donc utiliser des circuits conventionnels et appliquent des méthodes de mitigation afin d’améliorer la tolérance aux erreurs passagères.

Tout au long de la conception d’un circuit, il est indispensable d’en analyser et d’en vérifier la fiabilité. Les méthodologies conventionnelles de conception ont besoin d’être adaptées afin d’évaluer la tolérance aux erreurs non destructives causées par les radiations. Aujourd’hui, les concepteurs ont besoin de nouveaux outils et de nouvelles méthodologies afin de valider leurs stratégies de mitigation dans le but de satisfaire leurs exigences de tolérance.

Dans ce mémoire, une nouvelle méthodologie permettant de capturer à bas niveau d’abstraction le comportement fautif d’un circuit et de l’appliquer à plus haut niveau est proposée. Pour cela, le nouveau concept de Signature du comportement fautif d’un circuit est présenté. Une Signature permet de créer, à haut niveau d’abstraction (niveau système) des modèles qui reflètent avec précision le comportement fautif d’un circuit appris à bas niveau, au niveau portes logiques. Les comportements fautifs d’un additionneur et d’un multiplicateur 8 bits ont été reproduits sous Simulink avec respectivement des coefficients de corrélation de 98,53 % et 99,86 %. Une méthodologie permettant de générer une bibliothèque de composants fautifs sous Simulink est proposée dans le but de permettre aux concepteurs de vérifier la tolérance de leurs modèles tôt lors de la conception d’un circuit. Les résultats ainsi obtenus pour trois circuits sont présentés et critiqués tout au long de ce mémoire.

Dans le cadre de ce projet, un article scientifique a été publié à la conférence NEWCAS 2013 (Robache et al., 2013). Ce travail présente le nouveau concept de Signature du comportement fautif, la méthodologie de génération de Signatures développée ainsi qu’une preuve de concept avec un multiplicateur 8 bits.


identifier: Bacon, Cédrik  (2013). Measurement, modelling and simulation of earphone sound signature.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Écouteurs Conception et construction.
Écouteurs Modèles mathématiques.
Audiofréquence.
Psychoacoustique.
Sonie.
Réponse en fréquence (Génie électrique)
Impédance électrique.
Couplage
oreille
signature
sonore
acoustique
électro-acoustique
psycho-acoustique
dévelopement de produit
audio perceptuel
écouteurs
haut-parleurs
modélisation
conception
bi-porte
quadripôle
loudness
simulation
mesure

abstract: Earphones are no longer a novelty or substandard to large sound systems. People use them for music reproduction, on the go and even at home. However, the frequency responses of the earphones nowadays available are as different as the exterior designs of the earpieces. This master thesis aims at identifying the contributing factors, from a psycho-acoustics point of view, to a good sound signature for earphones. It also presents the components necessary to achieve such a sound signature from a design point of view. To do so, this thesis presents an important literature review and highlights an issue not present when sound reproduction is performed with a distant source: the variability of the coupling between the ear and the earphone. In a first part, the psycho-acoustics of listening with earphones is explained because earphones do not provide important cues that listeners would naturally perceive when listening to a distant source. Various perceptual audio descriptors such as loudness, frequency response and other metrics are also presented in order to establish the requirements for earphone design. In a second part, the measurement of earphones and the measurement tools available to these measurement are presented. The concept of electrical impedance, frequency response and distortion measurement are covered. The reliability of these tools as indicators of the variability of the coupling between the ear and the earphone for a given population is compiled from various published studies. In a third part several modelling methods, such as the lumped-elements, control-system block diagrams and two-port networks, are detailed and the models of electro-acoustic transducers and passive components are covered. A simulation is performed on earphones recently developed by the industrial partner of this work with software tools likeMATLAB®, Simulink® and Simscape®. Lastly, this thesis presents areas identified during this research that would benefit from further research, such as the need for a new broad-band measurement apparatus and the need for psycho-acoustic studies on the impact of the coupling between the ear and the earphone. A practical solution to the delicate question of the earphone/ear coupling variability is offered and relies on the automated and individualized adjustment of the earphones frequency response based on the measurement -by the digital audio player- of the electrical impedance of the earphones.


identifier: Rezazadeh, Soroosh  (2013). Low-complexity high prediction accuracy visual quality metrics and their applications in H.264/AVC encoding mode decision process.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Imagerie (Technique)
Qualité de l'image Évaluation.
Vidéo numérique.
Cadres d'applications (Informatique)
Complexité de calcul (Informatique)
Ondelettes.
MPEG (Norme de codage vidéo)
Équations de Lagrange.
Perception des images.
métrique
qualité
transformée en ondelettes discrète
évaluation de qualité d'image
système visuel humain (HVS)
fidélité de l'information
similarité structurelle
encodage vidéo
H.264
multiplicateur de Lagrange

abstract:
In this thesis, we develop a new general framework for computing full reference image quality scores in the discrete wavelet domain using the Haar wavelet. The proposed framework presents an excellent tradeoff between accuracy and complexity. In our framework, quality metrics are categorized as either map-based, which generate a quality (distortion) map to be pooled for the final score, e.g., structural similarity (SSIM), or non map-based, which only give a final score, e.g., Peak signal-to-noise ratio (PSNR). For mapbased metrics, the proposed framework defines a contrast map in the wavelet domain for pooling the quality maps.

We also derive a formula to enable the framework to automatically calculate the appropriate level of wavelet decomposition for error-based metrics at a desired viewing distance. To consider the effect of very fine image details in quality assessment, the proposed method defines a multi-level edge map for each image, which comprises only the most informative image subbands.

To clarify the application of the framework in computing quality scores, we give some examples showing how the framework can be applied to improve well-known metrics such as SSIM, visual information fidelity (VIF), PSNR, and absolute difference. We compare the complexity of various algorithms obtained by the framework to the Intel IPP-based H.264 baseline profile encoding using C/C++ implementations. We evaluate the overall performance of the proposed metrics, including their prediction accuracy, on two well-known image quality databases and one video quality database. All the simulation results confirm the efficiency of the proposed framework and quality assessment metrics in improving the prediction accuracy and also reduction of the computational complexity. For example, by using the framework, we can compute the VIF at about 5% of the complexity of its original version, but with higher accuracy.

In the next step, we study how H.264 coding mode decision can benefit from our developed metrics. We integrate the proposed SSEA metric as the distortion measure inside the H.264 mode decision process. The H.264/AVC JM reference software is used as the implementation and verification platform. We propose a search algorithm to determine the Lagrange multiplier value for each quantization parameter (QP). The search is applied on three different types of video sequences having various motion activity features, and the resulting Lagrange multiplier values are tabulated for each of them. Based on our proposed Framework we propose a new quality metric PSNRA, and use it in this part (mode decision). The simulated rate-distortion (RD) curves show that at the same PSNRA, with the SSEA-based mode decision, the bitrate is reduced about 5% on average compared to the conventional SSE-based approach for the sequences with low and medium motion activities. It is notable that the computational complexity is not increased at all by using the proposed SSEA-based approach instead of the conventional SSE-based method. Therefore, the proposed mode decision algorithm can be used in real-time video coding.


identifier: Belambri, Nouria  (2012). Conception et intégration en technologie LTCC d'un amplificateur faible bruit à structure balancée dans la bande C.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Amplificateurs à large bande Conception et construction.

subject: Coupleurs directifs Conception et construction.

subject: Microélectronique.

subject: Forces armées Systèmes de communication.

subject: LNA

subject: LTCC

subject: coupleur hybride

subject: transitions

abstract:
Les performances des systèmes électroniques modernes pour les applications spatiales et militaires sont confrontées à de grandes attentes, notamment des densités d’intégration plus élevées et des facteurs de forme plus petits. Ce défi a généré un fort besoin de miniaturisation et d’intégration à un niveau supérieur. Par ailleurs, des performances larges bandes sont souvent recherchées en raison de l'augmentation du débit des données ou encore, dans le cas des systèmes de communications tactiques, en raison de la nature de l’application. Afin d’atteindre l’ensemble de ces objectifs, le choix d’une technologie de fabrication bien appropriée est nécessaire.

La technologie LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) offre la possibilité d'incorporer des composants passifs à l’intérieur du substrat ce qui permet de réduire considérable la taille d'un circuit. Entre autres, la technologie LTCC est particulièrement intéressante pour la conception de modules RF microondes et millimétriques à cause des faibles pertes qu’elle présente à ces fréquences. Ceci favorise l'efficacité énergétique pour les circuits de puissance et implique des facteurs de qualité plus élevés dans différents types de structures passives. Cependant, il faut garantir que les performances RF, d'un composant donné, soient maintenues lorsqu’il est inséré dans le substrat en ajoutant les transitions adéquates entre les différentes couches.

Ce mémoire porte sur la conception et l’intégration d’un LNA (Low Noise Amplifier) large bande à structure balancée en technologie LTCC destiné aux applications tactiques. L’objectif principal est d’identifier et de valider expérimentalement les moyens de miniaturiser le circuit dans le but de réaliser un LNA centré à 4.7 GHz avec une bande passante de 600 MHz. La structure balancée est composée principalement de deux coupleurs hybrides 90° et de deux transistors RF à faible bruit. Le prototype du LNA figure parmi les premiers circuits complexes fabriqués en technologie LTCC au laboratoire LACIME de l’ÉTS. Les résultats préliminaires confirment l’intérêt de développer une seconde itération de fabrication. Ce travail de recherche propose aussi la conception et l’intégration 3D d’un coupleur hybride 90° à lignes couplées dissimulées dans le corps du substrat. Le coupleur, conçu initialement pour être intégré à la structure balancée du LNA, reste valable pour d’autres applications RF. Les transitions nécessaires à l’intégration du coupleur ont été optimisées pour une meilleure adaptation. Les résultats expérimentaux du coupleur s’accordent étroitement aux simulations et présentent de bonnes performances sur une large bande de fréquences d’opération [3.2 GHz - 5.1 GHz]; des coefficients de réflexion inférieurs à -15dB, une balance en amplitude de ±0.5 dB, un déphasage de 90°±1.5 et une taille miniaturisée (3.3 × 6.8 × 2.15 mm3). Le coupleur opère à des températures de -55°C à +85ºC.


identifier: Jalali, Alireza  (2013). Performance of minimum quantity cooling (MQC) when turning aluminium alloy 6061-T6 : surface roughness, tool temperature and aerosol emission.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Aluminium Alliages.
Usinage.
Tournage.
Surfaces (Technologie) Coupe.
Outils de coupe pour métaux.
Aérosols.
Poussière.
6061-t6
MQC
MQL
condition optimale
injecteur d’airblast
débit de l’air et de l’huile

abstract:
Nowadays industries desire to obtain parts with better accuracy (dimensional and form) and surface finish at low cost. These factors (accuracy, cost and productivity) are used to evaluate the performance of machining processes. When material removal rate increases, the higher tool temperature is anticipated and therefore, better cooling is required.

To reduce the heat effects on cutting tools and therefore improve the life, an efficient and cost effective application of the cutting fluid is required. Also, to cope with environmental and occupational safety issues, new cooling and lubricating methods such as minimum quantity lubrication (MQL) and minimum quantity cooling (MQC) have been proposed.

The use of near dry or minimum quantity cooling lubrication (MQCL) considerably decreases cutting fluid consumption as compared to conventional flood cooling and it increases the machinability when compared with dry machining. The surface roughness, heat generation in cutting tool, generated dust and aerosol emission can be known as machining quality index which are highly influenced by cutting conditions.

The presented research work investigates the effects of lubrication mode (dry, wet and MQC) and cutting conditions (feed rate, cutting speed, air and liquid flow rates) on surface roughness, cutting tool temperature, aerosol and dust emission during turning of aluminum alloy 6061-T6. It is found that there are optimum conditions for which MQC machining leads to better surface finish than flood and dry machining; MQC and wet machining produce more aerosols (liquid and solid) as compared to dry machining; and finally, MQC produces less heat as compared to traditional wet machining. However, the MQC machining is preferable
due to its less destructive effects on air quality and environmental hazards.


identifier: Schwaab, Quentin  (2013). Conception, fabrication et validation d'un capteur de direction instantanée d'écoulement.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Capteurs Dynamique des fluides.

subject: Turbulence.

subject: Couche limite.

subject: bulle

subject: décollement

subject: écoulement

subject: ÉTS

subject: intermittence

subject: recollement

subject: séparation

subject: TFT

subject: Capteur de direction instantanée d’écoulement

abstract:
Un capteur de direction instantanée d’écoulement a été conçu et fabriqué au laboratoire de Thermo-Fluide pour le Transport (TFT) de l’ÉTS pour l’étude du décollement d’une couche limite turbulente.

Son architecture globale, basée sur celle du Thermal Tuft introduit par Eaton et al. (1979), est constituée de trois fils parallèles montés proche de la paroi, perpendiculairement à l’écoulement. Le fil central et chauffé par un courant électrique alors que les deux fils latéraux agissent comme des thermomètres. Le sillage chaud généré par le fil central augmente la résistance du fil qui est situé en aval. Ainsi la direction instantanée de l’écoulement peut être déterminée en comparant la résistance des deux fils latéraux. Pour ce faire, ces derniers sont montés dans un pont de Wheatstone et un circuit conditionneur permet de transposer la tension de déséquilibre du pont en un signal interprétable par une carte d’acquisition numérique (1 si l’écoulement va dans le sens principal, 0 sinon). Il est alors très facile de calculer la fraction de temps pendant laquelle l’écoulement est dirigée dans le sens aval (γ) ainsi que la fréquence d’intermittence (fc).

Le principe de fonctionnement du capteur a été validé dans un résonateur acoustique où un écoulement oscillant a été généré à une fréquence proche de 200Hz. Son comportement s’est montré en bonne adéquation avec le signal de la vitesse acoustique de référence. Ensuite, la validité du circuit conditionneur a été démontrée en simulant un écoulement à l’aide d’un pot vibrant fonctionnant à 20Hz. Un retard de courte durée a été mis en évidence entre le changement de signe de la tension aux bornes du pont de Wheatstone et la commutation effective de la tension de sortie du circuit. Néanmoins, ce retard n’a pas affecté la valeur de γ.

Enfin, le capteur a été utilisé dans la soufflerie à décollement de couche limite du TFT où une bulle de séparation est engendrée par d’un gradient de pression. Les distributions de γ et fc ont été obtenues au sein de la bulle et sont cohérentes avec une visualisation par film l’huile effectuée conjointement.


identifier: Badache, Messaoud  (2013). Étude numérique et expérimentale du transfert de chaleur dans un capteur solaire à perforations doté d'un collecteur transparent et opaque.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Capteurs solaires.

subject: Chaleur Transmission.

subject: Chauffage solaire.

subject: Équations de Navier-Stokes Solutions numériques.

subject: air

subject: collecteur

subject: CTT

subject: mur

subject: opaque

subject: transparent

subject: TTC

subject: UTC

abstract:
L'intérêt pour le chauffage solaire de l’air s’est traduit depuis quelques années par l'apparition sur le marché d’un bon nombre de systèmes, parmi lesquels on trouve les capteurs solaires perforés non vitrés mieux connus sous le nom anglais « Unglazed Transpired Collector» (UTCs) et les capteurs solaires à vitrage perforé «Transparent Transpired Collector» (TTCs).

Cette thèse a pour but d’étudier les performances thermiques de ces deux systèmes de chauffage solaire de l’air. Pour répondre à cet objectif, ce travail est structuré en trois parties qui vont constituer les principaux axes de la thèse.

Premièrement, la méthodologie des plans d’expériences a été utilisée dans le cas d’un UTC. Le plan adopté utilise au minimum trois niveaux pour les facteurs expérimentaux. La démarche suivie dans cette partie est bien adaptée à la modélisation et l’optimisation des performances thermiques de l’UTC. Pour ce faire, un prototype de mur solaire à perforations UTC a été construit et instrumenté au Centre de technologie thermique (CTT). Des mesures expérimentales de température, rayonnement et vitesse d’écoulement d’air ont été réalisées, selon la stratégie définie par le plan d’expériences. L’analyse du plan expérimental a permis, entre autres de quantifier l’influence de quatre paramètres sur le rendement de l’UTC étudié. De plus, un modèle statistique permettant de prédire le rendement de l’UTC a été établi. Ce modèle est par la suite optimisé grâce à une représentation graphique par des courbes de surfaces de réponse. Une combinaison optimale de quatre paramètres est obtenue, pour un rendement compris entre 70% et 80%.

Deuxièmement, une modélisation numérique bidimensionnelle (CFD) d’un prototype d’UTC est proposée pour l’étude des performances thermiques. Le modèle numérique est basé sur la résolution des équations de Navier-Stokes, en moyenne de Reynolds (RANS) couplée à l’équation de conservation de l’énergie. Les résultats numériques ont été comparés à des résultats expérimentaux obtenus sur un prototype conçu et instrumenté à cet effet. Les résultats de simulation CFD indiquent une bonne concordance avec les résultats expérimentaux. Une analyse détaillée du transfert de chaleur entre l’air et la plaque a permis de constater que la quantité d'énergie échangée dans le plénum est faible par rapport au taux de transfert thermique dans les perforations et sur la face de la plaque exposée au rayonnement solaire.

Troisièmement, la méthodologie des plans d’expériences a été utilisée de nouveau pour le cas d’un TTC. Bien que la démarche suivie s’apparente à celle utilisée dans le cas des UTCs, les objectifs et les résultats obtenus sont différents. L’utilisation du plan factoriel a permis d’évaluer l’influence de cinq paramètres (l’épaisseur du plénum, le pas entre les fentes, la largeur de fentes, le débit massique, et l'irradiation solaire incidente), y compris les interactions, sur le rendement d’un TTC. Les résultats montrent un effet prépondérant du débit d’air d’aspiration sur le rendement du TTC par rapport aux autres paramètres. Une augmentation du débit provoque une augmentation du rendement. L'augmentation de l'irradiation, de la largeur du plénum, de l’espace entre les fentes, et de la largeur des fentes semblent tous avoir comme effet de diminuer le rendement. Les interactions entre les paramètres ne sont pas très prononcées. L’interaction la plus importante est celle entre la largeur du plénum et la largeur de la fente.

Les résultats de ces travaux sont présentés dans cette thèse sous forme de trois articles. Le premier article est publié dans la revue Solar Energy, le deuxième est accepté dans cette même revue et le troisième a été soumis à Energy and Buildings. Cinq autres articles ont été publiés dans des comptes-rendus de conférences avec comité de lecture.  Ces articles sont disponibles en format pdf sur le site de la chaire de recherche t3e (www.t3e.info). Ces travaux s’articulent principalement en cinq parties distinctes qui seront détaillées dans les différentes sections de la thèse.


identifier: Brossard, Jérémy  (2013). Commande en boucle fermée sur un profil d'aile déformable dans la soufflerie Price-Païdoussis.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Souffleries aérodynamiques.
Pression Mesure.
Avions Ailes.
Avions Systèmes de commande.
Avions Moteurs.
actionnement
ATR-42
déformation
labview
Simulink
Xfoil
commande
régulation d’un moteur
déformation d’une aile

abstract:
Le but du projet ATR-42 est d’appliquer le concept d’ailes morphables en fabricant une maquette déformable en composites de l’aile de l’Avion de Transport Régional-42 pour diminuer sa trainée et améliorer ses performances aérodynamiques. Un système de commande-commande couplé à un mécanisme d’actionneurs sera chargé des déformations de la peau de l’aile. Cependant, pour obtenir les meilleurs résultats, la commande de ces déformations doit être étudié avec attention pour être le plus précis possible. Une double approche numérique-expérimentale est alors nécessaire.

La solution proposée dans ce mémoire porte sur la déformation contrôlée de l’extrados de l’aile de l’ATR-42. Une maquette déformable en composites de cette aile a été fabriquée puis testée en soufflerie pour évaluer ses performances aérodynamiques et servir de témoin-test aux essais. Un mécanisme de déformation, constitué de deux moteurs et de deux arbres à cames, a ensuite été conçu et intégré à l’intérieur de cette maquette pour obtenir les formes d’ailes optimales en fonction des différentes phases de vols. Une boucle de régulation en position a finalement été modélisée sous Matlab/Simulink et implanté expérimentalement pour commander le mécanisme.

Deux résultats ont été obtenus, le premier en régulation et le second en aérodynamique. La boucle de commande a permis de réaliser les déplacements souhaités de la peau avec une précision de 5%. Les déformations de l’extrados ont été réalisées par un système d’actionnement piloté par des moteurs, dont les limites de fonctionnement en alimentation étaient garanties par l’architecture de régulation. Les mesures de pressions appuyées par les simulations ont confirmées une réduction de la traînée induite par rapport au profil original de l’ATR-42, pour différentes conditions de vol.


identifier: Vinches, Ludwig  (2013). Évaluation expérimentale de l'efficacité des gants de protection contre les nanoparticules de dioxyde de titane dans des condtions de travail.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Oxyde de titane.
Nanochimie.
Gants de protection.
Déformations (Mécanique)
Conditions de travail.
gonflement
nanoparticules
dioxyde de titane

abstract: Les nanoparticules de dioxyde de titane (nTiO2) sont produites industriellement et entrent dans la formulation de nombreux produits manufacturés comme les cosmétiques, les peintures, les vernis ou encore les produits agroalimentaires. Un nombre croissant de travailleurs sont exposés à ces nanoparticules (NP), en particulier les scientifiques dans leurs laboratoires et les ouvriers dans les usines. Alors que leur utilisation croit de façon exponentielle, de nombreuses études ont montré leurs effets nocifs sur la santé. D’ailleurs, le Centre International de Recherche contre le Cancer a classé le dioxyde de titane nanométrique, potentiellement cancérigène pour l’Homme. Par ailleurs, il a été montré que la peau n’est pas une barrière infranchissable contre les NP. De ce fait, une protection cutanée en milieu de travail se fait ressentir immédiatement. Le principe de précaution mis en place par les organismes gouvernementaux préconise le port de gants de protection utilisés contre les produits chimiques. Bien que certaines études aient été menées pour évaluer la résistance des gants de protection contre les NP, elles ne prennent pas en compte les conditions réelles rencontrées en milieu de travail. Cette étude a été menée pour évaluer l’efficacité des gants de protection contre les nTiO2 en solution et en poudre dans des conditions simulant leur utilisation en milieu professionnel. Des déformations mécaniques, reproduisant celles produites par la flexion de la main, ont été appliquées sur des échantillons de gants en nitrile, en latex et en butyle en contact avec des nTiO2 dans l’eau, dans du propylène glycol ou encore en poudre. Il s’avère qu’après les analyses ICP-MS des solutions d’échantillonnages, les nTiO2 pénètrent et traversent certains gants de protection après déformations. À la suite de ces résultats, des phénomènes physico-chimiques et mécaniques pouvant faciliter le passage des nTiO2 ont été identifiés et étudiés. Ainsi, il a été montré que les sollicitations mécaniques provoquaient à la fois un endommagement de la surface des échantillons mais aussi une modification du degré de cristallinité des matériaux de gants. L’énergie de déformation a aussi été mesurée. Elle diminue significativement en présence ou pas de nTiO2 ce qui indique un affaiblissement voir une rupture des chaines polymères. Une étude qualitative a montré que les déformations répétitives conduisent aussi à une diminution de la taille des agglomérats contenus dans la poudre de nTiO2. La mise en contact des matériaux de gants avec des solutions colloïdales produit un phénomène de gonflement. En effet, des mesures d’allongement ont permis de déterminer les coefficients de diffusion des solutions à travers les échantillons. Les NP sont entrainées par leur liquide porteur (eau ou propylène glycol) et traversent les gants et ainsi se retrouvent en contact avec la peau.


identifier: Oropeza Garcia, Norma Angélica  (2013). Development of an artifical phytoremediation technology for soils contaminated by toxic metals.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Phytorestauration.
Sites contaminés.
Sols Effets des métaux lourds sur.
Plantes hyperaccumulatrices.
capillaire
transport
sol solution

abstract:
Globally, contamination of soil and groundwater by toxic metals (Pb, As, Cr, Ni, Zn, etc.) are becoming increasingly problematic for both ecosystems and human health. Currently, phytoextraction and phytoaccumulation are studied for the decontamination of metals because they offer a treatment option at low cost. From a biomimetic approach, the general objective of this work is to propose, at a conceptual level, a new technology based on physical-chemical mechanisms of transport of contaminants by plants.

In order to fulfill these objectives, an experimental arrangement was constructed in the laboratory to test some materials and operating factors. The seven metals studied and analyzed by ICP-MS were aluminum, arsenic, cadmium, chromium, nickel, lead and zinc. A cellulosic fibre (M1) and a polyester-polyamide (M2) were used as capillary means of transport due to the fact that they have a diameter similar to that of xylem vessels on the transport system of vascular plants. On the basis of a negative pressure gradient of 0.02 MPa⋅m-1, reported for vascular plants, the studied pressures were 0.011, 0.022, 0.045, 0.090 and 0.18 MPa⋅m-1, while the pH solutions were studied at 4 and 8.

The results show that the highest metal ion transport was obtained at pH 4, in ascending order: Cr <Pb = Al <As <Ni <Zn <Cd to M1 and Cr <Pb = Al = As <Ni = Zn = Cd to M2. Differences on ion transport between M1 and M2, expressed as the percentage of transported ion, are attributed to the chemical composition of the materials, due to unequal amount of active sites on the surface of each material, as well as to the effect of pH on the ions in solution. Under negative pressure, the materials showed similar behaviour to that of membranes, thus, the solution rate of flow (mL⋅h-1) increases with the pressure while the concentration of metal ions (mg⋅L-1) exhibited no significant variation. In addition, a transport coefficient (TCHM), in function of the metal and the material, was obtained. A value of TCHM=1 means that there are no interactions between the metal ion and the material and, at the same time, this value will place the material at the level of a plant species identified as hyperaccumulator; the indicator is useful to assess indirectly the concentration of metal in the soil.

By integrating the laboratory results in a simplified conceptual model, the principles of the artificial phytoremediation technology were highlighted. This technology should be the basis for the development of a new family of technologies that can help reduce some negative impacts caused by the traditional methods of soils decontamination.


identifier: Marcotte, Tomy  (2013). Évaluation de l'effet de la teneur en eau sur le comportement à l'orniérage et sur le module complexe des enrobés semi-tièdes comportant des enrobés recyclés.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Orniérage.
Revêtements bitumineux.
Granulats.
bas
eau
EBE
énergie
enrobé
fabrication
GBR
recyclé
teneur
enrobés à basse énergie
enrobés semi-tièdes

abstract:
L’industrie des enrobés est en constante recherche de réduction de coûts d’énergie et d’impacts néfastes sur l’environnement. Depuis quelques années, les enrobés à basse énergie (EBE), ou semi-tièdes, ont été développés afin de diminuer considérablement ces aspects. La principale caractéristique de ces enrobés est un enrobage en dessous de 100 °C par un procédé de moussage de bitume produit par l’eau contenu dans les granulats froids et humides.

Le présent programme expérimental permet de voir l’effet de la teneur en eau ajoutée dans un mélange à basse énergie sur le comportement mécanique de l'enrobé. L’évaluation du comportement a été réalisée avec l’essai d’orniérage et de module complexe sur un enrobé de surface largement utilisé au Québec, soit un ESG-10. Une quantité de 15 % de granulats bitumineux recyclés (GBR) a également été ajouté aux enrobés avec des teneurs en eau de 1 à 9 %, par rapport à la masse du GBR.

Les essais ont montré que c’est la teneur en eau initiale qui influence le plus la maniabilité des enrobés et non la teneur en eau résiduelle qui est presque identique pour tous les EBE. De plus, les EBE possèdent un pourcentage de déformation à l’orniérage plus petit que l’enrobé à chaud à faible nombre de cycles. Cependant, les déformations des EBE augmentent plus rapidement par la suite par rapport à l’enrobé à chaud. Ensuite, les déformations deviennent très semblables à grand nombre de cycles pour l’enrobé à chaud et EBE.

Les essais des modules complexes ont montré que la norme du module complexe diminuait avec l’augmentation de la teneur en eau initiale du GBR. De plus, l’effet de la teneur en eau est plus accentué pour des basses fréquences, soit en dessous de 1,0 Hz.

Globalement, l’effet de la teneur en eau initiale ajoutée aux enrobés semi-tièdes avec ajout de GBR ne semble pas avoir d’impact significatif sur le comportement à l’orniérage et le module complexe en comparaison avec les enrobés à chaud traditionnel.


identifier: Dancila, Radu Ioan  (2013). Algorithme d'optimisation du profil vertical pour un segment de vol en croisière avec une contrainte d'heure d'arrivée requise.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Vol.
Navigation (Aéronautique).
Optimisation sous contraintes.
Algorithmes optimaux.
arrivée
croisière
gestion
profil
vertical
système de gestion de vol
profil optimal de navigation
segment de croisière
heure d'arrivée requise

abstract:
Ce mémoire présente le développement d'un algorithme qui détermine le profil optimal de navigation verticale (VNAV) pour un segment de vol en croisière, au long d'un profil donné de navigation latérale (LNAV), ayant une contrainte d'heure d'arrivée requise (RTA). L'algorithme est destiné à être implémenté dans un Système de Gestion de Vol (FMS) en tant que nouvelle fonctionnalité offrant des informations consultatives sur le profil optimal de VNAV. L'objectif de l'optimisation est la minimisation du coût total associé au vol sur le segment de croisière alors que l'heure d'arrivée à la fin du segment se trouve dans un intervalle de temps imposé. Pour les profils verticaux de navigation ayant l'heure d'arrivée dans les limites imposées le degré de réalisation de la contrainte de RTA est quantifié par un coût proportionnel à la valeur absolue de la différence entre l'heure d'arrivée réelle et la RTA.

Les profils de VNAV évalués dans ce mémoire sont caractérisés par des altitudes identiques au début et à la fin du profil, ils contiennent au maximum un pas d'altitude relatif à l'altitude au point de début du profil et le vol est réalisé à une vitesse constante. Les segments d'accélération et de décélération ne sont pas pris en compte. Les gammes d'altitudes et de vitesses à utiliser pour les profils de VNAV sont fournies comme des paramètres à l'appel de l'algorithme.

L'algorithme présenté dans ce mémoire est développé en MATLAB. À chaque altitude, dans la gamme d'altitudes à utiliser pour les profils de VNAV, une recherche binaire est effectué pour identifier le domaine de vitesses qui rendent une heure d'arrivée compatible avec la contrainte de RTA et le profil ayant le coût total minimal est retenu.

Les paramétrés de performance qui déterminent le coût total pour le vol au long d'un profil de VNAV, la consommation de combustible et le temps de vol, sont calculés à partir des tableaux de performance et de la configuration de l'avion, de son profil de montée et de descente, de l'altitude initiale au début du profil VNAV, des profils de VNAV et de LNAV, et des conditions atmosphériques. Ces calculs ont été validés avec des données générées par une plate-forme FMS produite par CMC Electronics - Esterline pour un avion Airbus A310.

Les performances de l'algorithme ont été évaluées avec deux modèles d'avion, l'Airbus A310 et le Sukhoi RRJ, trois profils de LNAV et trois profils de vents.


identifier: Cardenas, Jose Alberto  (2013). Évaluation de l'effet de la température de cure sur le comportement des matériaux bitumineux de type MR-5 traités à la mousse de bitume.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Matériaux bitumineux.
Bitume moussé.
Enrobés à froid.
Chaussées Retraitement.
cure
ITS
MR-5
résistance
température
enrobés recyclés à froid
mousse de bitume
recyclage des chaussées

abstract:
Les enrobés recyclés à froid (ERF) sont utilisés au Québec depuis 1991. Cependant, cette pratique est déconseillée à des températures inférieures à 10 °C. Très peu de recherches portent sur le sujet ou, d’une façon plus concrète sur les effets d’une basse température et le comportement à jeune âge de ce type de mélange.

La présente étude évalue le comportement d’un matériau retraité de type MR-5 soumis à différentes températures de cure, soient 0 °C, 5 °C, 10 °C, en prenant comme référence la température ambiante (23°C). On parle ainsi des conditions de cure à froid.

La recherche est basée sur deux aspects principaux : 1) l’effet de la température de cure sur un matériau recyclé de type MR-5 traité à la mousse de bitume et 2) la comparaison entre deux méthodes de mesure de la résistance mécanique effectuées, soit la stabilité Marshall et la Résistance à la compression diamétral ITS (Indirect Tensile Strenght).

L’étude se divise en trois étapes. Une première étape comprend la formulation du mélange et l‘optimisation des propriétés de la mousse, ainsi que la formulation du mélange pour la confection des éprouvettes de MR-5 MB. La deuxième étape consiste en la confection des éprouvettes et l’entreposage dans les conditions de cure prédéterminées. Finalement, la troisième étape comprend les essais de résistance mécanique.

Parallèlement, on a considéré des paramètres associés, tels que l’indice de moussabilité et la surface de contraction, pour l’étape 1 de l’étude, et l’indice de fracture (IF) et l’indice de ductilité (ID) associés à la résistance mécanique. Une analyse complémentaire, compare la résistance mécanique du MR-5 MB à l'égard d’une MR-5 à l’émulsion du bitume. Cette dernière est plus utilisée au Québec.

On a constaté qu’il y a une augmentation de la résistance pendant le temps de cure, pour les deux méthodes d’essai y compris à températures inférieures à 10 °C. On peut souligner qu’il y a des différences substantielles entre les pourcentages d’augmentation de la résistance des essais Marshall et ceux-ci de la résistance ITS. Les valeurs des paramètres associés à l’optimisation de la mousse et à la résistance mécanique sont effectives pour la caractérisation des ERF et donnent plus de détails sur le comportement de ce type de matériaux.


identifier: Mossanen Amini, Réza  (2013). Un cadre économique pour le routage et l'allocation de canaux dans les réseaux maillés sans fil avec la radio cognitive.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Réseaux maillés (Informatique)

subject: Radio cognitive.

subject: Routage (Gestion des réseaux d'ordinateurs)

subject: Processus de Markov.

subject: Théorie de la décision.

subject: allocation

subject: canal

subject: économique

subject: modèle

subject: réutilisation

subject: réutilisation des canaux

subject: réseaux maillés sans fil.

abstract:
Les réseaux maillés sans fil avec la radio cognitive sont constitués des routeurs de maille avec la capacité cognitive qui sont interconnectés entre eux par des liaisons sans fil permettant l’acheminement du trafic en relais et certains d’entre eux jouent le rôle de passerelle afin d’accéder au réseau internet. La capacité cognitive est une manière économique pour augmenter la bande passante disponible, mais elle nécessite un mécanisme de gestion adaptative de bande passante pour faire face aux dynamiques des activités des utilisateurs primaires.

Dans cette thèse, nous modélisons les opérations conjointes d'allocation des canaux et le routage des connexions des usagers secondaires (sans licence d’accès) dans les réseaux maillés sans fil avec la radio cognitive. Le processus d'allocation des canaux inclut les opportunités de réutilisation des canaux afin d’améliorer la performance du réseau. On définit un cadre économique pour l'adaptation et le contrôle des ressources du réseau qui nous permet l’intégration du processus de routage avec celui d’allocation de canaux avec le but de la maximisation du profit du réseau. Le cadre économique est basé sur la notion du prix caché dépendant de l’état du noeud qui est dérivée de la théorie de la décision de Markov en mode décomposé. Les prix cachés des noeuds sont utilisés comme les métriques de routage tandis que leurs valeurs moyennes sont utilisées pour allouer des canaux parmi les différents noeuds. Le déploiement de ce modèle décomposé possède l’avantage d’implémentation décentralisée des processus utilisés dans le cadre économique qui permet leurs exécutions en temps réel.

Les routages des connexions des usagers secondaires sont réalisés sans endommager les transmissions des usagers primaires et sans créer de l’interférence avec les transmissions d’autres usagers secondaires. Les canaux cognitifs sont utilisés de manière opportuniste et l’accès prioritaire de l’usager primaire dans sa bande de fréquence (son canal) est modélisé par la préemption. Les connexions d’usagers secondaires sont considérées homogènes et nous abordons uniquement l'adaptation de capacité à court terme dans lequel le nombre de canaux disponibles au réseau est constant et par ailleurs nous présumons aussi qu'il y a toujours un nombre suffisant d'interfaces radio lorsque les canaux sont réaffectés aux noeuds.

Les résultats sont portés sur les deux cas de non-réutilisation et de réutilisation des canaux et pour chaque cas la performance obtenue confirme le modèle théorique d’optimisation présenté dans les chapitres correspondants. Par ailleurs, deux approches heuristique et analytique de calcul de la capacité sont comparées manifestant les mêmes performances.

Les résultats de simulation illustrent la maximisation du profit du réseau et l'efficacité du schéma d'allocation des canaux proposé qui est intégré avec l'algorithme de réutilisation des canaux.


identifier: Anton, Nicoleta  (2013). Theoretical and numerical methods uses as design tool for an aircraft : application on three real-world configurations.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Aéronefs Conception et construction.
Hawker (Avions)
Hawker (Avions) Stabilité.
Aérodynamique.
Vol Dynamique des fluides.
Souffleries aérodynamiques.
ADMIRE
algorithme
AVT-161
code
configuration
continuité
FDerivatives
HIRM
laboratoire
LARCASE
méthode
numérique
OTAN
RTO
lieu des racines
dérivées de stabilité
fonctions de poids

abstract:
The mathematical models needed to represent the various dynamics phenomena have been conceived in many disciplines related to aerospace engineering. Major aerospace companies have developed their own codes to estimate aerodynamic characteristics and aircraft stability in the conceptual phase, in parallel with universities that have developed various codes for educational and research purposes.

This paper presents a design tool that includes Derivatives code, the new weight functions method and the continuity algorithm. FDerivatives code, developed at the LARCASE laboratory, is dedicated to the analytical and numerical calculations of the aerodynamic coefficients and their corresponding stability derivatives in the subsonic regime. It was developed as part of two research projects. The first project was initiated by CAE Inc. and the Consortium for Research and Innovation in Aerospace in Quebec (CRIAQ), and the second project was funded by NATO in the framework of the NATO RTO AVT–161 « Assessment of Stability and Control Prediction Methods for NATO Air and Sea Vehicles” program. Presagis gave the « Best Simulation Award" to the LARCASE laboratory for FDerivatives and data FLSIM applications. The new method, called the weight functions method, was used as an extension of the former project. Stability analysis of three different aircraft configurations was performed with the weight functions method and validated for longitudinal and lateral motions with the root locus method. The model, tested with the continuity algorithm, is the High Incidence Research Aircraft Model (HIRM) developed by the Swedish Defense Research Agency and implemented in the Aero-Data Model In Research Environment (ADMIRE).


identifier: Caron, François  (2013). A maximum likelihood approach to video error correction applied to H.264 decoding.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure,.

subject:
Vidéo.
Vidéo numérique Normes.
Temps réel (Informatique)
Baseline
canal
conjoint
correction
décodage
H.264
maximum
source
standard
vraisemblance
correction d’erreur vidéo
applications temps réel

abstract:
Video error concealment has long been identified as the last line of defense against transmission errors. This is especially true for real time video communication systems where retransmissions are rarely used because of timing constraints. Since error handling is outside the scope of video coding standards, decoders may choose to simply ignore the corrupted packets, or attempt to decode their content. Video error correction is a viable alternative to deal with transmission errors when corrupted packets reach their destination. Until now, these approaches have received little considerations. This is mainly because the proposed methods either rely on specific coding tools or constraints, or require far too many computations compared to video error concealment techniques.

In this thesis, we propose a novel video error correction method based on maximum likelihood decoding. The method estimates the likeliest syntactically valid video slice content based on the erroneous video packets rather than discarding the content, and concealing the missing information. Such content is obtained by combining the likelihood of the candidate codewords with the bit modification likelihood associated to each candidate. We propose two solutions centered around our maximum likelihood decoding approach. First, we introduce a slice-level video error correction method. Furthermore, we show how to integrate the soft-output information shared by the channel decoder to evaluate the bit modification likelihood. We also show that it is possible to use our maximum likelihood decoding approach when soft-output information is not available. Then, we refine the solution at the syntax-element-level. The final solution we obtain can be used in real-time communication systems as it is computationally inexpensive compared to the slice-level solution, or the solutions proposed in the literature.

Our final solution is then applied to the correction of videos conforming to the H.264 Baseline profile. We selected three 720x480 sequences, five 704x576 sequences, and one 720x576 sequence to run simulations. Each sequence was coded at a target bitrate of 1 Mbps, 1.2 Mbps, and 1.5 Mbps. All 27 sequences were then submitted to a noisy channel with a bit error rate ranging from 10−5 to 10−3. Our 5400 observations show a PSNR improvement of 1.69 dB over the video error concealment method implemented in the H.264 reference software. Furthermore, our results also indicate a 0.42 dB PSNR improvement over state-of-the-art error concealment STBMA+PDE.


identifier: Levasseur, Marc-André  (2013). Caractérisation et amélioration d'un système de mesures de consommation électrique résidentielle.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Électricité Consommation.
Capteurs.
Transmission sans fil.
mumétal
résidentiel
capteur à effet Hall
communication sans-fil
mesure de la consommation électrique

abstract:
Dans ce mémoire, la description et la caractérisation d’un système de mesure de la consommation électrique résidentielle sont faites, de même que l’explication d’améliorations qui ont été apportées à ce système.

Le système consiste en un réseau de capteurs à effet Hall sans-fils qui mesurent la valeur du courant circulant dans le fil auquel ils sont rattachés. Ces capteurs sont installés directement dans le panneau électrique de la maison à la sortie de chacun des disjoncteurs. Les capteurs échantillonnent le signal électrique à une fréquence de 3,08 Hz. Ils communiquent ensuite les 18 dernières mesures à l’unité centrale de traitement (UCT), située à proximité, à l’aide du protocole de communication IEEE 802.15.4. Cette UCT agrège les données reçues, calcule leur valeur RMS et transmet ces données sur Internet. Informer l’usager de la consommation d’énergie de chacun de ses appareils lui permet d’apporter des modifications à ses habitudes de vie afin de réduire sa consommation et son impact environnemental.

En raison de variations importantes sur les mesures lors de changement d’orientation des capteurs, un blindage magnétique a été développé. Ce blindage a réduit de plus de 50% les variations des mesures lors de rotations des capteurs.

Pour caractériser les capteurs, les tests suivants ont été effectués : évaluation de l’écart-type des mesures du courant, impact du calibre de fil, possibilité d’une seule calibration pour tous les capteurs, impact de la proximité du disjoncteur, impact lors de rotations du capteur dans le panneau électrique, sensibilité des capteurs à la proximité d’un autre fil chargé et diminution de la puissance reçue en fonction de la distance entre les capteurs et l’UCT. Les résultats suivants ont été observés. Chaque capteur doit être calibré individuellement en raison de grandes disparités entre eux. Les mesures des capteurs ont un écart-type moyen de 4,72%. Les capteurs calibrés pour un calibre AWG 14 peuvent être utilisés pour des calibres 10 et 12, mais pour les fils de plus gros calibre, la calibration doit être faite directement sur le fil. Une augmentation de 5,8% des valeurs lues a été observée lorsque la distance entre le capteur et le disjoncteur passe de 1 à 4 cm. Pour une rotation de 180 ◦ autour du fil, une variation moyenne de 3,55% a été mesurée. Enfin, la portée des communications sans-fils entre les capteurs et l’UCT fut évaluée à une distance de 1 m lorsque les capteurs sont installés dans un boîtier métallique fermé.


identifier: Rufiange, Sébastien  (2013). Visualisations novatrices pour la compréhension de réseaux et de logiciels complexes.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Réseaux d'information.
Génie logiciel.
Visualisation de l'information.
complexe
hybride
logiciel
taxonomie
réseau
visualisation de logiciels

abstract:
La visualisation d’information a le potentiel de pouvoir exploiter nos capacités visuelles, acquises au fil de centaines de millions d’années d’évolution, afin de faciliter la découverte de secrets enfouis dans les données, de nouveaux patrons ou de relations insoupçonnées. Il existe toutefois une grande variété de données, plus ou moins structurées, que l’on cherche à comprendre sous diverses perspectives.

En particulier, les données sous forme de réseaux servent à modéliser des phénomènes importants, tels que les communautés sociales ou les transactions financières, mais peuvent être difficiles à représenter si les réseaux sont grands, hiérarchiques, et/ou dynamiques. Cette thèse se concentre sur la conception de nouvelles techniques de visualisation de réseaux, dans le but de faciliter la compréhension de données.

Les techniques de visualisation présentes dans la littérature sont utiles dans certains contextes et comportent chacune des limitations. Néanmoins, il existe encore des possibilités inexplorées pour créer des nouvelles façons de représenter des données. La validation de ces nouvelles techniques demeure un défi. En outre, les interfaces doivent être simples à utiliser, mais aussi faciliter l’analyse et l’exploration de données.

Dans le but d’étudier de nouvelles options de visualisations pour faciliter des tâches de compréhension des données, nous avons d’abord classifié les travaux antérieurs avec des taxonomies. De cette manière, nous avons aussi pu mettre en lumière des nouvelles pistes d’hybrides (c’est-à-dire, des combinaisons d’approches) potentiellement intéressantes pour visualiser des réseaux statiques et dynamiques.

Les contributions présentées dans cette thèse couvrent différents aspects de la visualisation de réseaux complexes et dynamiques. D’abord, le premier chapitre se concentre sur la visualisation de réseaux statiques comportant des hiérarchies, par la combinaison d’approches. Le prototype décrit dans le deuxième chapitre permet également de combiner des représentations visuelles, mais peut être aussi utilisé afin de modéliser des graphes dynamiques.  Enfin, le troisième chapitre présente une nouvelle méthode visuelle appliquée afin de tracer l’évolution de structures de conception complexes dans des logiciels (modélisés par des réseaux).

Ainsi, dans le premier prototype (TreeMatrix), des parties de graphes sont montrées avec des matrices et des diagrammes noeuds-liens, alors que les arborescences sont représentées par des diagrammes en glaçons et des regroupements. Contrairement aux autres visualisations dans la littérature, cette nouvelle technique aide à montrer des réseaux denses, sans nuire à la compréhension des liens à plus haut niveau. Une expérience avec des utilisateurs a montré certains avantages afin de découvrir et organiser les liens de modules au sein d’un logiciel, en comparaison avec le logiciel commercial Lattix.

Nous avons également combiné des approches de manière novatrice pour notre second prototype (DiffAni) afin de visualiser des réseaux qui évoluent dans le temps. DiffAni est le premier hybride interactif de graphes dynamiques et sa validation avec des participants a permis de faire ressortir certains avantages. Ainsi, l’utilisation d’animation doit être modérée et est surtout utile lors de mouvements significatifs. Ces résultats, avec nos taxonomies, pourraient contribuer à guider la création de nouveaux hybrides dans le futur.

Le troisième prototype (IHVis) a facilité l’exploration et le traçage de structures de conception dans des logiciels en évolution (modélisés par des réseaux) à partir de répertoires de code source. Cette nouvelle visualisation a notamment révélé des cas d’introduction de points de stabilité et des refactorings, et certains participants ont aussi trouvé d’autres informations intéressantes, telles que l’extension de fonctionnalités par l’implémentation d’interfaces.

En résumé, cette thèse présente des façons novatrices et utiles de visualiser des réseaux complexes et dynamiques. Nos principales contributions sont (1) l’exploration d’espaces de conception de nouvelles visualisations de réseaux à l’aide de taxonomies, (2) la conception de prototypes combinant des approches pour visualiser des réseaux hiérarchiques et dynamiques, (3) la conception d’une nouvelle méthode visuelle d’exploration des variations et des instabilités au sein de logiciels en évolution, (4) l’évaluation de ces techniques à l’aide d’expériences avec des participants.


identifier: Gadhgadhi, Ridha  (2013). Openicra : vers un modèle générique de déploiement automatisé des applications dans le nuage informatique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Infonuagique.
application
automatisé
déploiement
évolutivité
générique
gestion
migration
modèle
openicra
nuage informatique
migration vers le nuage
enfermement propriétaire
gestion du stockage dans le nuage

abstract:
Le nuage informatique ou le « Cloud Computing » est une approche informatique qui fait référence à la mise à disposition de ressources informatiques à la demande via Internet ou en privé via le réseau interne de l’entreprise, avec un modèle de facturation à l’usage. Le paradigme IaaS (Infrastructure as a Service) consiste à fournir aux utilisateurs un accès, à la demande et en libre-service, à un parc informatique virtualisé, souvent composé de machines virtuelles sur lesquelles les utilisateurs peuvent installer, contrôler et personnaliser leurs applications. Alternativement, le modèle de service PaaS (Platform as a Service) offre aux utilisateurs un environnement de programmation disponible immédiatement et entièrement gérable pour créer et déployer des applications évolutives dans le nuage informatique et sans intervention de l’utilisateur. Bien que le choix d’un tel environnement puisse paraitre assez avantageux, plusieurs défis se lèvent devant l’utilisation efficace des systèmes du nuage informatique. Ainsi, les services du nuage informatique sont offerts à différents niveaux d’abstraction où les fournisseurs de nuage exposent l’accès à leurs services via des APIs propriétaires. Cela encourage l’enfermement propriétaire et limite l’interopérabilité des services de nuage informatique, ce qui constitue une barrière à l'entrée significative pour les utilisateurs de nuage. Plusieurs solutions ont été proposées en se basant sur l'utilisation des couches intermédiaires qui permettent d’isoler les applications de la variabilité de certains services offerts par les fournisseurs de nuages. Toutefois, ces approches constituent une solution partielle de ce problème lorsque de telles solutions utilisent certaines technologies propriétaires, car elles contribuent au risque de déplacer l'effet de l’enfermement propriétaire du fournisseur vers les outils de déploiement.

L’objectif principal de notre recherche consiste à concevoir et à développer un nouveau modèle générique de déploiement automatique des applications dans le nuage informatique, afin d'atténuer les effets de ces barrières à l'entrée, de réduire la complexité de développement des applications et de simplifier le processus de déploiement des services dans le nuage. De surcroît, supporter et déployer automatiquement des applications sur le nuage en assurant l’élasticité, la mise à l’échelle automatique et l’interopérabilité avec toutes les plateformes et en optimisant la gestion du stockage sont les objectifs primordiaux de ce mémoire. Notre modèle proposé OpenICRA met en oeuvre une architecture en couches qui cache les détails de l'implémentation permettant d’avoir un processus de déploiement simple. En outre, contrairement aux autres solutions de nuages informatiques disponibles telles que Google App Engine, Windows Azure ou Amazon Elastic Beanstalk, les composants du modèle proposé se caractérisent par la liberté d’accès à leur code source. Ceci nous permet de garantir la portabilité des applications dans tout environnement d’exécution, d’éviter l’enfermement propriétaire et de faciliter le processus d’automatisation des applications dans le nuage. Les méthodes de redondance, de mise à l’échelle et l’intégration du système de fichiers distribué avec la couche IaaS permettent d’assurer la haute disponibilité, l’évolutivité et l’extensibilité du modèle et des applications ainsi que l’optimisation de la gestion de stockage des disques durs virtuels des VMs dans tout  environnement du nuage.

Nous avons réalisé deux cas d’études réels pour valider le modèle OpenICRA dont le premier consiste à automatiser le déploiement de l’intergiciel distribué OpenSAF dans un cluster de noeuds au sein de l’environnement Cloud du réseau GSN (Synchromedia, 2010), alors que le deuxième cas consiste à migrer l’application de travail collaboratif ICRA (Cheriet, 2012) vers le nuage EC2 d’Amazon (2012a). Nos résultats empiriques démontrent l’efficacité de notre modèle proposé pour déployer différents types d’applications sans apporter aucune modification dans leurs codes sources. En outre, nous démontrons comment notre proposition est capable d’automatiser et d’orchestrer le processus de déploiement des applications et d’optimiser leur exécution en fonction de la performance dans des environnements de nuage informatique hétérogènes.


identifier: Boutin, Philippe  (2013). Effet de la classification des sols sur la demande sismique des piles de ponts sous l'effet des séismes bi-directiononnels.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Ponts Fondations et piles.
Tremblements de terre.
Sols Classification.
armature
combinaison
demande
multidirectionnel
règle
sismique
taux
pile de pont
séisme multidirectionnel

abstract:
Ce mémoire présente une étude analytique réalisée pour examiner l'effet de la catégorisation des sols et son impact sur la capacité de la règle des 30% à prédire adéquatement la demande sismique et à estimer le taux d'armature longitudinale dans les piles de ponts soumis à des séismes multidirectionnels. L'étude comprend une série d'analyses dynamiques spectrales et transitoires multiples sur un modèle de pont régulier, généré à partir de l'inventaire des ponts du MTQ, représentatif des ponts routiers communs du réseau routier québécois. Un ensemble de mouvements sismiques, composé de cinq (5) paires d'accélérogrammes historiques, caractérisant les mouvements sismiques anticipés dans les régions de l'Est du Canada (Montréal), ont été utilisés dans le cadre de cette étude.

Dans un premier temps, la demande sismique critique exacte, en termes de moments biaxiaux à la base des piles, a été déterminée pour chaque classe de sol à l'aide d'une série d'analyses dynamiques transitoires multiples sous l'action simultanée des composantes horizontales des mouvements sismiques. Les spectres d'accélération des composantes horizontales des mouvements sismiques ont été ensuite utilisés dans le cadre d'analyses dynamiques spectrales pour déterminer séparément les demandes maximales selon les deux directions principales du modèle de pont. Les demandes critiques sous l'action simultanée des composantes horizontales des mouvements sismiques ont été estimées en combinant les demandes maximales obtenues dans les deux directions selon la règle des 30%. Dans la deuxième partie de l'étude, le taux d'armature longitudinale requis pour résister à la demande sismique bidirectionnelle découlant de l'analyse dynamique spectrale et de la règle de combinaison a été calculé pour les différentes classes de sol. Les taux d'armature obtenus ont été comparés à ceux obtenus par analyses dynamiques temporelles multiples.

La comparaison des moments bi-axiaux (Mx, My), calculés à la base des piles, ainsi que les taux d'armature longitudinale requise qui en découlent, montrent que la règle de combinaison des 30% telle que spécifiée actuellement par les codes parasismiques peut conduire à une prédiction erronée de la demande sismique bidirectionnelle et du taux d'armature requise dans le cas des piles de ponts. Les limites des erreurs obtenues sont jugées trop élevées. Les résultats obtenus indiquent aussi que la règle de combinaison dépend fortement des classes de sols, telles que définies dans le CNBC. Plus particulièrement, les résultats ont montré que l'erreur dans l'estimation de la demande sismique et du taux d'armature requise augmente de façon considérable lorsqu'on passe d'un sol de classe A (roc) à un sol de classe E (sol très mou). Ceci indique que la règle de combinaison pourrait être améliorée en tenant compte de la classification des sols.


identifier: Galy, Bertrand  (2013). Méthodes de conception et étude du comportement sismique des fondations superficielles sur sol naturel et traité, considérant l'interaction sol-structure.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Fondations (Construction)

subject: Constructions Effets des tremblements de terre sur.

subject: Sols.

subject: Interaction sol-structure.

subject: Différences finies.

subject: ballast

subject: capacité

subject: colonne

subject: FLAC

subject: naturel

subject: portant

subject: semelle

subject: superficiel

subject: traité

subject: vibroremplacement

abstract:
Dans les méthodes actuellement préconisées par les codes et normes, l’évaluation de la capacité portante des sols non liquéfiables pour un chargement sismique se fait à l’aide de méthodes statiques, comme préconisé par le Manuel Canadien d’Ingénierie des Fondations (MCIF). Les méthodes des courbes enveloppes, ou les méthodes pseudo dynamiques basées sur un calcul en plasticité pourraient être utilisées afin d’améliorer la conception. Pour les sols liquéfiables ou présentant des paramètres géotechniques faibles, les fondations profondes sont souvent privilégiées. Mais il peut être parfois plus économique d’envisager un traitement de sol (comme le vibroremplacement) et un système de fondation superficiel. Cependant, le comportement sismique de ce type de système est encore mal connu.

Plusieurs chercheurs ont récemment déterminé des facteurs de capacité portante pour les conditions dynamiques prenant en compte ces forces inertielles dans le sol (Richards, Pecker, Fishman, Choudhury). Pour représenter adéquatement un chargement complexe, il est préférable de choisir une courbe enveloppe plutôt qu’une méthode classique d’évaluation de la capacité portante. Les courbes enveloppes expérimentales pour des chargements pseudostatiques ont été développées récemment. Des courbes enveloppes théoriques sont actuellement présentées dans l’Eurocode 8 et tiennent compte des forces d’inertie dans le sol. Une analyse comparative indique que les méthodes classiques surestiment la résistance en moment.

Le vibroremplacement permet (i) de diminuer le potentiel de liquéfaction d’un sol et (ii) d’améliorer les propriétés du sol situé entre les colonnes de ballast. Plusieurs méthodes permettent d’évaluer les effets du vibroremplacement. La méthode de Priebe consiste à estimer les propriétés du sol homogène équivalent. Baez Satizabal propose des équations, basées sur des mesures in situ, permettant de calculer les résultats attendus aux essais de pénétration standard SPT et aux essais piezocône CPT après traitement pour le sol situé entre les colonnes de ballast.

Le chiffrier Excel, appelé CaPoDyn (pour Capacité Portante Dynamique) développé dans cette thèse permet d’évaluer les capacités portantes des sols pour des conditions statiques ou dynamiques, dans le cas de sites traités par vibroremplacement ou non. Une validation à l’aide d’un logiciel de différences finies (FLAC) a été faite pour le cas statique. La méthode « MCIF-Priebe » proposée dans CaPoDyn est celle qui donne les résultats les plus proches des valeurs de capacité portante obtenues avec les modèles numériques.

Deux études paramétriques ont été menées pour le cas statique et pseudo-dynamique. La première s’est concentrée sur l’évaluation de la capacité portante avec le chiffrier CaPoDyn pour des taux de remplacement et des accélérations variables. Pour un sol de bonne qualité (ϕ’>35°, N>26), la capacité portante n’augmente pas (ou peu), quel que soit le taux de remplacement choisi. La deuxième étude paramétrique, menée avec le logiciel de différences finies FLAC, s’est concentrée sur l’effet de la taille de la zone traitée pour deux scénarios: (i) « construction » où l’on traite le sol sous la semelle de fondation (ii) « réhabilitation » où l’on ne peut traiter que le sol au pourtour de la semelle. Il a été observé qu’au-delà d’une certaine largeur de traitement (4B en « construction » et 1,5B de part et d’autre en « réhabilitation ») la capacité portante n’augmente plus. D’autre part, il est plus avantageux de traiter en largeur qu’en profondeur lorsque l’on vise à augmenter la capacité portante.

Enfin, la thèse présente une étude, réalisée avec FLAC, du comportement sismique d’une fondation superficielle, installée sur un sol traité par vibroremplacement et considérant l’Interaction Sol-Structure. Deux cas de figure ont été considérés : (i) nappe phréatique en profondeur et (ii) nappe phréatique en surface. Plus la zone traitée est grande et le taux de remplacement important, plus le tassement sera faible. Il y a cependant quelques exceptions car l’inclusion d’un élément de sol plus rigide peut mener à une amplification de l’onde sismique en surface. En conséquence une étude numérique est à conseiller pour optimiser la zone traitée. Par contre, quel que soit le taux de traitement et la taille de la zone traitée, il y a une nette amélioration du comportement de la fondation sous chargement sismique (tassement au centre environ divisé par 2 ou plus). Il apparait qu’un traitement de sol sur une très large zone et une grande profondeur peuvent être favorables pour certains accélérogrammes. Il faudra donc estimer au cas par cas si le surcoût entraîné par de telles proportions de traitement est justifié à la vue de l’amélioration de comportement attendue.


identifier: Sidi Mamar, Samir  (2013). Identification des synergies musculaires lors de l'activité de la marche chez la personne atteinte d'arthrose du genou.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Marche. Électromyographie. Gonarthrose. activation musculaire patron synergie

abstract:
La détermination automatique et précise des instants de début et de fin de l’activité musculaire du signal électromyographique (EMG) de surface est très importante dans l’analyse des altérations neuromusculaires chez les sujets atteints de l’arthrose du genou durant la locomotion. Jusqu’à présent, il n’existe pas de « gold » standard pour la détection automatique du début/fin de l’EMG, excepté la méthode visuelle qui demeure subjective. Il existe plusieurs méthodes automatiques de détection de l’activité EMG basés sur différents approches : approche par seuillage, approche par énergie TKE, approche par maximum de vraisemblance AGLR, et enfin approche combinée TKE/AGLR. Ces méthodes présentent des limites lorsque le rapport signal sur bruit est faible, ce qui est le cas durant l’analyse de la locomotion des personnes gonarthrosiques.

Le but de notre étude est de développer une nouvelle méthode de détection automatique des activités EMG durant la marche chez les sujets gonarthrosiques, en se basant sur les résultats de l’analyse des signaux EMG de surface de chaque cycle de marche. Ces résultats permettrons d’analyser les patrons de l’activation musculaire par cycle de marche d’un groupe de sujet atteint de gonarthrose, afin d’estimer les variations neuromusculaires des muscle des membres inférieurs.

Notre étude sera réalisée sur 2 sujets sains et 4 sujets gonarthrosiques de grade KL=3,4. 16 muscles bilatéraux des 2 membres inférieurs seront évalués durant la marche à vitesse confortable sur un tapis roulant à deux courroies. Quatre méthodes automatiques ont été développées afin de déterminer l’activité EMG: La méthode MS (approche par seuillage), la méthode TKE (approche par énergie); la méthode probabiliste (approche par maximum de vraisemblance AGLR) et enfin la méthode combinée TKE/AGLR.

Les patrons d’activations des muscles quadriceps et ischio-jambiers des sujets sains différent d’un sujet à un autre, alors que ceux des patients gonarthrosiques semblent s’activer durant les mêmes cycles de phases, mais avec des nombres d’activations et de fréquences d’occurrence différents. Ce qui laisse penser que le contrôle neuromusculaire des patients gonarthrosiques tend à utiliser les mêmes stratégies, et par conséquent un « patron typique des patients gonarthrosiques ». Quant aux patrons d’activations des muscles tibial antérieur (TA), gastrocnémien latéral GL et gastrocnémien médial (GM), ces derniers sont différents d’un participant à un autre.

La durée d’activation des muscles quadriceps et biceps femoris (BF) des patients gonarthrosiques est plus grande durant la phase d’appui, et plus courte durant la phase oscillante, comparée à celle des sujets sains. De plus, le muscle semi tendineux des patients gonarthrosiques semble être plus actif durant la phase oscillante et le début de la phase d’appui.

Le muscle TA semble être plus utilisé par les patients gonarthrosiques pour contrer la flexion plantaire, réalisée par l’activation des muscles gastocnémiens, limitant ainsi la flexion du genou durant la phase d’appui.

Le niveau d’activation des muscles vaste latéral (VL), vaste médial (VM) et BF des patients gonarthrosiques est plus grand durant la phase d’appui, comparé à ceux des sujets sains. De plus, les patients gonarthrosiques déploient une plus grande activation musculaire sur le côté latéral durant la phase d’appui. Les muscles ST, TA et GM des patients gonarthrosiques présentent de plus faibles niveaux d’activations, comparés à ceux des sujets sains.

L’analyse des signaux EMG par cycle de marche nous a permis d’observer que les patients gonarthrosiques utilisent des stratégies de contrôle neuromusculaire différentes de celles des sujets sains, en termes de patron, de niveau, et de durée d’activations. De plus, la nouvelle méthode de détermination de l’activation musculaire, selon le critère RMS minimal, a permis à la méthode TKE de détecter les activations musculaires sur les différents cycles des signaux EMG, d’une manière complètement automatique.


identifier: Fauconnier, Perrine  (2013). Faisabilité de la mesure de la cinématique 3D du genou à l'aide de capteurs inertiels.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Genou.
Cinématique.
Capteurs de déplacement.
Accéléromètres.
Gyroscopes optiques.
3D
capteur
capture
IMU
inertiel
mouvement
quaternion

abstract:
La mesure de la cinématique 3D du genou est un outil intéressant pour une meilleure compréhension de sa fonction et de l’évolution de certaines pathologies, comme la gonarthrose. Cette évaluation a aujourd’hui surtout lieu en laboratoire, avec différents outils de capture du mouvement, souvent onéreux. Un système ambulatoire à faible coût pouvant être utilisé lors d’examens clinique de routine serait d’un grand bénéfice. Pour ce faire, l’utilisation de capteurs inertiels semble être une alternative très intéressante par rapport aux outils traditionnels.

Le but de cette étude est d’évaluer la faisabilité de la mesure des angles 3D du genou avec deux unités inertielles (IMU), chacune composée d’un accéléromètre 3D et d’un gyromètre 3D. La méthodologie utilisée pour un tel calcul se déroule en trois étapes : premièrement, déterminer l’orientation d’une IMU dans un repère global, sous forme de quaternion, à partir de sa vitesse angulaire, et en corriger la dérive en utilisant l’accélération ; deuxièmement, déterminer l’orientation relative de deux IMUs en se servant d’un mouvement de circumduction de la jambe pour la procédure d’alignement ; enfin, établir une méthode de calibration qui permet de suivre au mieux les conventions de l’ISB (International Society of iomecanichs) pour décrire les angles au genou.

Le travail de validation a permis d’évaluer la precision de chaque étape de la méthode, et de souligner celles qui sont clés pour son amélioration. En effet, les résultats sont encourageants, mais leur precision n’égale pas encore celle de la méthode de référence.


identifier: Maiorano, Mélina  (2013). Approche biomimétique dans la conception d'un réseau de transport : application à un système de transport cybernétique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Transports urbains.
biomimétisme
cybernétique
réseau
résilience
TPR

abstract:
Dans les noyaux urbains denses, le volume élevé de l'activité humaine et la forte demande en mobilité induite par l’attractivité des centres créent un achalandage accru. L’utilisation dominante des véhicules privés en zone dense comme le centre-ville causent congestion, pollution et dégradation de la qualité de l’environnement urbain. L’implantation d’un système de transport rapide personnalisé (TRP) afin de répondre aux déplacements multiples et réduire l’utilisation de l’automobile est essentiel au développement des centres urbains. Afin d’assurer le succès et la mise en place d’un tel système de transport, le réseau sur lequel il se campe doit présenter une forte résilience afin de permettre la desserte de la zone malgré les fractures aléatoires, et ce, pour un coût avantageux par rapport à la distance totale de la configuration. La présente recherche se base sur l’organisme Physarum polycephalum (P.p.) afin d’obtenir différentes configurations efficientes. Cet organisme est une moisissure visqueuse qui produit des liens entre différentes sources de nourritures trouvées sur un substrat de manière à former un réseau.

La zone à l’étude est située au centre-ville de Montréal, couvre une aire de 2,8 km2 et est composée de 12 noeuds. Les lieux à desservir sont identifiés par rapport à l’intensité de l’activité économique, sociale et culturelle où le volume de déplacements est important. La carte produite est mise à l’échelle pour ensuite être transposée aux modèles utilisés. Les expériences en laboratoire et itérations effectuées à partir du modèle biologique et du modèle informatique respectivement, nous donnent une solution optimale pour la configuration d’un réseau avec les caractéristiques suivantes : faible degré de séparation, haute résilience, faible coût par rapport à la distance totale.

Les résultats démontrent que plus de 50% du total des échanges possibles sont maintenus lorsque 85% des noeuds du réseau expérimental d'inspiration biologique sont déconnectés, alors que moins de 20% des échanges totaux sont conservés pour les autres solutions communes d'optimisation combinatoire. Cette solution, inspirée du modèle biologique, est utilisée comme guide de référence pour la conception de réseau de TPR afin d’assurer un degré élevé d'efficience et de robustesse.


identifier: Jumeline, Alexandre  (2013). Utilisation de signaux électromyographiques pour le contrôle d'un bras robotique pour les usagers de fauteuils roulants motorisés.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Fauteuils roulants électriques.
Robotique en médecine.
Électromyographie.
blessé
bras
EMG
JACO
Kinova
médullaire
robotique
signal
contrôleur  temps-réel

abstract:
Les blessés médullaires de haut niveau lésionnel n’ont plus l’usage de leurs bras, mais conservent des capacités de mouvements résiduels variant selon la hauteur de leur lésion. La société canadienne Kinova a conçu un bras robotique, JACO, adaptable à un fauteuil roulant motorisé afin d’aider les personnes à mobilité réduite à effectuer leurs actions de la vie quotidienne plus facilement. En effet, celui-ci permet la saisie d’objets ou d’ouvrir des portes de manière intuitive en n’utilisant qu’un joystick. Cependant les personnes n’ayant plus suffisamment d’activité musculaire dans les doigts ne peuvent donc pas profiter de ce progrès. Le but de ce projet est d’adapter l’utilisation du bras JACO aux personnes blessées médullaires en utilisant les signaux électromyographiques (EMG) de 4 muscles résiduels au niveau du cou et de l’épaule.

L’acquisition des signaux EMG est faite avec des électrodes Delsys filtrées et pré-amplifiées en temps-réel à 2 kHz. Les électrodes sont placées sur quatre muscles présents chez les blessés médullaires de haut niveau : les deux trapèzes ainsi que les deux sterno-cléïdo mastoïdiens. L’énergie de Teager-Keiser est utilisée afin de déterminer si une activité musculaire est présente ou non, et chaque mouvement détecté est relié à une action du bras robot. Une calibration est effectuée pour chaque muscle afin de définir des seuils de détection personnalisés. Enfin un système de filtrage prédicitif en temps réel a été intégré afin d’augmenter la sensibilité du système.

Ce projet a permis de mettre au point un prototype complet du système jusqu’au contrôle réel du bras robotique grâce à l’EMG. La validité du système a été testée dans une étude sur 10 sujets sains. Cette étude a permis de montrer la cohérence du prototype créé.

Ce projet constitue une avancée supplémentaire dans l’aide technique à la manipulation apportée aux blessés médullaire dans l’accomplissement de leurs tâches de la vie quotidienne.


identifier: Coulon, Pierre  (2013). Influence de la pression de mise en forme sur le détourage de stratifiés carbone/époxy.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Composites Usinage.
Stratifiés.
Composites à fibres de carbone.
Résines époxydes.
Composites Propriétés mécaniques.
Porosité.
Coupe.
Avions Matériaux.
détourage
forme
mise
pression
efforts de coupe
taux de porosité
ILSS
délaminage
rugosité

abstract:
Le besoin de réduire la masse des structures conduit à une utilisation croissante des matériaux composites dans l’industrie aérospatiale. Afin de respecter les tolérances et la qualité requises, les procédés de fabrication doivent s’adapter à ces nouveaux matériaux. L’usinage est l’un de ces procédés qu’il est nécessaire d’optimiser afin de contrôler la qualité finale de la pièce. Cette étude expérimentale a pour objectif de mieux comprendre le lien entre les paramètres de fabrication d’un stratifié carbone/époxy quasi isotrope et son usinabilité. Suite à une étude préliminaire, le paramètre de fabrication qu’il a été décidé d’étudier est la pression de mise en forme. La pression est ensuite reliée expérimentalement au taux de porosité, puis aux propriétés mécaniques et enfin aux efforts de coupe. La méthodologie de recherche se base sur un plan d’expérience classique multifactoriel dont les facteurs d’entrée sont la pression de mise en forme, la vitesse d’avance et la vitesse de coupe. Ces recherches confirment la corrélation entre la pression de mise en forme et le taux de porosité ainsi que le lien entre la pression de mise en forme et les propriétés mécaniques. L’élément nouveau de cette étude est la corrélation entre la pression de mise en forme et les efforts de coupe. Ce dernier point est très intéressant, car il permet de mettre en place un modèle prédictif pour les efforts de coupe. Même si les résultats de cette étude sont difficilement généralisables à d’autres matériaux, la prédiction des efforts de coupe est possible.

La qualité après usinage est aussi étudiée par l’intermédiaire de deux critères, la mesure de rugosité et l’évaluation du délaminage. Le procédé de mesure par rugosimètre à palpeur mécanique est optimisé afin d’utiliser au mieux cette technique. Cette étude confirme les tendances déjà observées sans pouvoir améliorer la caractérisation de la qualité de la découpe.


identifier: Dong, Yingying  (2013). Vieillissement des cordes d'assurance utilisées dans les équipements de protection contre les chutes de hauteur.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Cordes d'assurance.
Chutes (Accidents) Protection.
Fibres de polyamide.
Polyéthylène téréphtalate.
Matériaux Détérioration.
vieillissement naturel
vieillissement accéléré
polyamide 6
dégradation

abstract:
Ce rapport porte sur le vieillissement des matériaux utilisés dans les équipements de protection contre les chutes de hauteur. Cela concerne essentiellement les cordes d’assurance faites à partir des matériaux synthétiques, notamment du polyamide 6 (PA-6) et du polyéthylène téréphtalate (PET).

Le vieillissement est un phénomène lent et irréversible qui cause la dégradation du matériau. Le vieillissement naturel du polymère est compliqué, il peut être causé par l’influence du rayonnement solaire ; des intempéries; des milieux agressifs ou d’une combinaison de ces paramètres. Le vieillissement accéléré au laboratoire peut aider à étudier un seul ou plusieurs paramètres selon nos besoins.

Cette étude s’intéresse particulièrement aux dégradations provoquées par le vieillissement naturel et accéléré. La caractérisation mécanique permettra d’établir les exigences de résistance au vieillissement des fibres synthétiques des cordes d’assurance. Par ailleurs, la caractérisation physico-chimique aide à comprendre le mécanisme du vieillissement et le changement des composants du matériau. Ces tests permettent de mieux comprendre le vieillissement des cordes afin de diminuer les risques de rupture en service.


identifier: Fadlallah, Hicham  (2013). Influence de revêtements bioactifs sur les cellules endothéliales : vers des prothèse vasculaires non thrombotiques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Cellules endothéliales.
Prothèses vasculaires.
Polymères.
bioactif
HUVECs
thrombogénicité
thrombotique
revêtement

abstract:
Développer des prothèses vasculaires de petit diamètre pour le remplacement de vaisseaux bouchés par l’athérosclérose reste un défi à cause des risques de thrombose. L’ensemencement de cellules endothéliales (CEs), exerçant une fonction antithrombogénique, est une solution prometteuse, mais il faut créer des surfaces favorisant leur adhésion et leur rétention malgré le flux sanguin à la surface. Ce projet de maitrise consistait à étudier l’effet d’un revêtement polymérisé par plasma riche en amines primaires (appelé LP), associé ou non à des éléments de la matrice extracellulaire (fibronectine (FN) ou chondroitine sulfate (CS)) sur les CEs et l’hémocompatibilité du polyéthylène téréphtalate (PET). L’adhésion, la croissance et le maintien de CEsdu cordon ombilical humain (HUVECs) sur le PET et le LP, en présence et en absence de FN ou de CS, ont été étudiés. De même, l’adhésion plaquettaire sur les différentes surfaces a été évaluée par un test de perfusion avec du sang complet, les plaquettes étant préalablement marquées à la rhodamine. Enfin, un double marquage cellulaire (au Cellview® Maroon pour marquer les HUVECs et anticorps CD61 pour les plaquettes) a été mis au point pour étudier le maintien des CEs en condition de flux sanguin et vérifier leur caractère non thrombogène.

Les résultats obtenus montrent que le revêtement LP et la FN adsorbée augmentent tous deux fortement l’adhésion et la croissance cellulaire sur le PET, cependant sans effet additif lorsque les deux sont combinés. De plus, ils augmentent la rétention cellulaire à la surface, mais celle-ci reste incomplète. De plus, on observe que le revêtement plasma LP augmente fortement la thrombogénicité de la surface, avec une forte adhésion et activation plaquettaire. Cette thrombogénicité est fortement diminuée lorsque les CEs recouvrent la surface, mais la perte de cellules sous l’effet du cisaillement engendré par la perfusion forme des zones d’adhésion plaquettaire non négligeable.

Le greffage de la CS sur le LP permet également une bonne adhésion, croissance et rétention sous cisaillement des HUVECs, sans différence avec le LP seul. De plus la CS diminue très nettement l’adhésion plaquettaire, qui diminue sous la valeur observée pour le PET. Un double marquage cellulaire a permis de montrer que les cellules adhérées sur le LP+CS ont un phénotype anti-thrombotique et peuvent résister au flux sanguin. Ces travaux suggèrent que le greffage de CS est une stratégie prometteuse pour les prothèses vasculaires étant donné la combinaison de la bonne adhésion des CEs et la faible thrombogénicité de la surface sousjacente.