identifier: Castonguay, P. X. (2009). Seismic Performance of Concentrically Braced Steel Frames of the Conventional Construction Category  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le principal objectif de ce projet de recherche était d'examiner la performance sismique de bâtiments de type de construction conventionnelle (CC Type). Ce principal objectif a été atteint avec les objectifs plus précis suivants : -Évaluer la capacité en déformation des connexions couramment utilisées dans ces structures; et -Réévaluer la pertinence de la limite de 15 m de hauteur imposée sur ces structures dans le code national du bâtiment (CNB). Cette limite a aussi été étudiée pour voir si elle pouvait être nuancée en fonction de certains paramètres, comme le type d'assemblages utilisé, la localisation au Canada (est versus ouest), le type de sol (C versus E) et le nombre d'étages, entre autres. Des tests au laboratoire ont été effectués en deux phases expérimentales sur des assemblages typiques de diagonales de contreventement. Pour les deux phases, les spécimens consistaient de deux cornières dos-à-dos boulonnées à une plaque de gousset. Cette configuration est représentative d'une connexion couramment utilisée en pratique pour des contreventements. La première phase expérimentale avait pour but d'évaluer la ductilité de cinq différents modes de rupture dans une connexion : rupture de soudures parallèles à l'effort, rupture sous pression diamétrale de boulons, rupture sur l'aire nette des cornières, rupture en cisaillement des boulons et le déchirement des cornières en traction et en cisaillement. Tous les spécimens ont été testés sous une charge monotonique en traction. Il a été déterminé que les ruptures sous pressions diamétrales de boulons offraient le meilleur potentiel comme connexions ductiles dans un bâtiment de type de construction conventionnelle. La deuxième phase expérimentale avait pour but de maximiser la capacité en ductilité, ou déformation, d'un assemblage subissant une rupture sous pression diamétrale des boulons contre le gousset d'assemblage.  ABSTRACT: The main objective of this research project was to study the seismic behaviour of regular conventional construction (CC Type) concentrically braced steel frames (CBFs). More specifically, this objective was achieved through the following objectives: -Evaluate the deformation capacity of typical brace connections used in these structures; and -Evaluate the suitability of the 15 m height limit imposed by the 2005 NBCC. This limit should also be studied to determine whether it can be made a function of several building parameters, such as the type of connections used (ductile versus non-ductile), the building location (eastern versus western Canada), the site class (C versus E), and the number of storeys, among others. Two experimental phases were carried out in order to assess the ductility capacity of typical vertical bracing connections. For both phases, the specimens consisted of back-to-back angles bolted to a gusset plate. This configuration is representative of typical connections used in practice.  The first phase consisted of testing five different connection failure modes:  failure of welds parallel to loads, bolt bearing failure on the gusset plate, net area rupture of the angles, bolt shear rupture, and shear and tension block failure of the angles. All specimens were tested under monotonic tensile loadings. It was found that bolt bearing failures offered the best potential for being used as a ductile connection failure mode in CC Type buildings. The second phase consisted of performing further tests on bolt bearing failures in order to optimize their deformation capacities. Different connection parameters were studied: bolt end distance and bolt spacing, and types of holes (drilled and punched holes, standard and short-slotted holes). All specimens used 8 mm thick gusset plates, except for one sub-group of specimens where 13 mm plates were used to ensure bearing failures can take place in thicker plates.


identifier: Javadi, A. (2009). Modeling, Simulation and Real-time Control of Active Filters  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Depuis toujours, la production et la distribution de l'énergie électrique à été réalisée en considérant que les ondes de tension et de courant étaient parfaitement sinusoïdales et que leur fréquence était fixe (50 ou 60 Hz). De fait, jusqu'au début des années quatre-vingt ces hypothèses étaient très largement vérifiées. Seuls quelques équipements produisaient des courants déformés non-sinusoïdaux: courants de magnétisation des transformateurs et de moteurs, ballasts de fluorescents et redresseurs ca/cc. Ces charges ne constituaient qu'une très faible partie des charges raccordées aux réseaux et n'avaient généralement aucune conséquence néfaste. Les progrès fantastiques de l'électronique ont complètement modifié la situation. Les téléviseurs couleur, les gradateurs pour l'éclairage, les équipements audio, les fours micro-onde et les ordinateurs personnels nécessitent tous l'emploi de convertisseurs électroniques pour fonctionner.  En plus de ces appareils,  l'industrie fait appel de plus en plus à des variateurs de vitesse pour les moteurs électriques eux aussi électroniques. Tous ces appareils constituent autant de sources de pollution harmonique. Même si, individuellement, leur puissance est faible, ensemble ils constituent une formidable source de pollution harmonique qui entraîne des conséquences sérieuses sur les réseaux électriques de basse et moyenne tension. En quelques années seulement, les problèmes associés à cette pollution harmonique sur la qualité de l'énergie électrique sont devenus l'un des problèmes les plus importants auxquels  les ingénieurs doivent faire face. Le rôle des filtres actifs est de compenser, sans consommé aucune puissance active, les harmoniques sur le système de transport d'énergie et d'améliorer l'efficacité du système électrique. La compensation de la puissance non-actif va considérablement augmenter le facteur de puissance et va réduire le coefficient de distorsion (THD) et aussi réduire les pertes. Cela signifie que le système peut laisser circuler plus de puissance active. Bien sûr, l'effet des harmoniques sur les appareils comme les transformateurs et les machines disparaîtra. Le présent mémoire de maîtrise est consacré à la simulation et la commande en temps réel d'un filtre actif pour compenser et annuler les harmoniques de courant.  ABSTRACT: Historically, production and distribution of electricity were carried out taking into account that the voltage and current were perfectly sinusoidal and their frequency was fixed (50 or 60 Hz). In fact, prior to the early eighties, these assumptions were quite verified. Only few types of equipment generate deformed and non-sinusoidal currents: the magnetization current of transformers and motors, fluorescent ballasts and AC/ DC rectifiers. Actually, these equipments constituted a negligible portion of charges connected to the networks and generally did not introduce significant distortion. Fantastic progress in electronics has changed the situation. Color televisions, dimmers for lighting, audio equipments, microwave ovens and personal computers, all require the use of electronic converters to operate. In addition to these devices, variable speed drives for industrial electric motors, which are made of electronic devices, are also other sources of harmonic pollution. Although, individually, their power is low, together they constitute a considerable source of harmonic pollutions which have serious consequences in the low or medium voltage power networks. In just a few years, issues of the harmonic pollution regarding the quality of electric power had become one of the most important problems that engineers should have confronted. The role of active filters is to compensate harmonics in the power system and improve the efficiency of the electrical power system without any active power consumption. Compensation of non-active power substantially improves the power factor and reduces the total harmonic distortion index (THD) and also the total losses. This means that the system can transfer more active power with the same capacity. Another effect of harmonic compensation is the elimination of associated problems on electrical equipment such as transformers and electrical machines. This master dissertation is dedicated to simulation and real-time control of an active filter to compensate current harmonics in a typical electric system. First, a control model appropriate for the active filter based on a literature review is proposed. Then, the control model is simulated using the Simulink toolbox of MATLAB. The model is then interfaced with the real world by using Opal-RT software to achieve an interconnection with the physical hardware for a real-time control. The final system constitutes a Hardware in the loop (HIL) application.


identifier: Tremblay, J.-P. (2009). Analyse de performance multi-niveau et partionnement d'application radio sur une plateforme multiprocesseur  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Depuis déjà un bon nombre d'années, une demande importante est apparue dans le domaine des télécommunications en ce qui a trait aux systèmes portables. En plus des fonctions téléphoniques déjà existantes, plusieurs applications connexes viennent maintenant se greffer à ces appareils. Afin de pouvoir surmonter les défis imposés par ces nouvelles classes d'applications, de nouvelles méthodologies et topologies de circuit ont vu le jour. Ce mémoire s'inscrit dans le projet global OPERA qui a pour but d'explorer différentes classes d'applications par rapport à une implémentation matérielle existante de manière à guider les phases de configuration, de vérification et possiblement de modification du design actuel.  De manière plus spécifique à ce projet, un des buts était de faire ressortir rapidement et automatiquement si une application sélectionnée dans le domaine des télécommunications pouvait être exécutée selon les limites imposées par les différentes normes sur la puce Vocallo fournie par les concepteurs d'Octasic, le partenaire industriel qui supporte ce projet. Pour arriver à cet objectif, la méthodologie dite de conception basée sur les plateformes (Platform based design) a été sélectionnée. Cette technique repose sur la modélisation des différentes couches du système global, soit la couche physique représentant la puce Vocallo et la couche applicative servant à abstraire les algorithmes choisis. Une fois la modélisation des couches effectuées, il suffit de les relier en propageant les contraintes du niveau applicatif vers la couche matérielle de manière à obtenir une estimation de performance selon les caractéristiques abstraites dans chacun des modèles.  La puce Vocallo comporte plusieurs caractéristiques peu communes. En effet, le Vocallo est composé d'une matrice de 15 cœurs reliés à une mémoire externe par un seul et unique bus de communication. Chacun des ces cœurs est lui-même constitué de 16 unités opératives asynchrones (ALUs) fonctionnant en parallèle.  ABSTRACT: Over the last few years, an important increase in demand has appeared in the telecommunication world in terms of portable system. New classes of applications, like video capability, are now supported by these devices. In order to satisfy the challenges of these new types of software, new circuit topology and emerging methodology became a hot topic of research. This thesis is a small part of the OPERA project that tries to explore several classes of applications in regards to a specific hardware implementation in order to guide efficiently the phases of configuration and verification and possibly could lead to modifications of the design itself.   A main goal of this project was to quickly and automatically know if a selected application within the world of telecommunication could be executed on the Vocallo chipset, developed by Octasic, the industrial partner sponsoring this project, while satisfying the requirements imposed by the different standards.  In order to achieve this goal, the Platform Based Design approach was chosen. This technique rests on the modeling of the different layers of the overall system. The physical layer serves to represent the Vocallo chip, while the application layer is used to capture the algorithm's requirements. Upon the completion of the modeling of these layers, the constraints of the application are propagated towards the physical layer to obtain an estimation of performances based on the selected models. The Vocallo chip is characterised by several uncommon particularities. It is composed of a matrix of 15 cores linked to an external memory by a single communication bus. It is also important to specify that each of the cores is composed of 16 asynchronous ALUs working in parallel. By following the selected methodology, an intermediate representation of the application is selected.


identifier: Clerk-Lamalice, M. (2009). Évaluation de l'incidence du financement public de la recherche universitaire québécoise dans le domaine de la biotechnologie  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Cette recherche traitera de l'impact du financement public et privé de la recherche universitaire québécoise dans le domaine de la biotechnologie. Plusieurs articles analysent déjà en détail les types de collaboration entre universités, firmes et laboratoires gouvernementaux. Cependant, peu d'entre eux s'intéressent aux deux problématiques suivantes, soit l'impact du financement initial des projets et l'évolution de la connaissance générée par la recherche et les collaborations entre chercheurs. En utilisant les données tirées de la base de données d'articles scientifiques Scopus d'Elsevier et du Système d'information sur la recherche universitaire (SIRU) détaillant le financement reçu en termes de contrats et subventions, nous construisons une base de données du financement reçu par les chercheurs universitaires et de leurs publications. Le critère de sélection pour l'extraction d'un article est d'avoir au moins un co-auteur canadien. En utilisant les liens entre co-auteurs, nous construisons un réseau basé sur les chercheurs au cours de la période 1985-2005 à l'aide d'un logiciel développé pour automatiser l'intégration complexe de nos différentes sources de données de façon à générer une matrice d'analyse. À la suite de la construction du réseau, nous proposons un modèle temporel de l'impact du financement de la recherche universitaire et des caractéristiques du réseau sur la production scientifique mesurée par la publication d'articles scientifiques. Les résultats suggèrent que le financement individuel a un impact positif sur la production scientifique et que la catégorisation du financement est nécessaire pour comprendre l'impact réel sur la publication d'articles scientifiques. Le nombre croissant d'articles publiés aujourd'hui peut être expliqué de façon plus précise par les contrats reçus depuis les trois dernières années et par les subventions reçues depuis les cinq dernières années. L'environnement universitaire semble avoir un impact spécifique sur le nombre de publications des chercheurs affiliés.  ABSTRACT: This study focuses on the impact of public and private financing of academic research in the Quebec biotechnology sector. Prior research analyzes the economic impact of university-industry-government collaborations but fewer studies are concerned with the initial funding and the resulting evolution of knowledge creation and dispersion by researchers. Using the information contained in Elsevier's Scopus scientific articles database and the Quebec Système d'information sur la recherche universitaire (SIRU) which gives a detailed account of grants and contracts obtained by each researcher, we build a database of the funding received by individual academic researchers and their scientific publications. The selection criterion for an article to be extracted is that at least one Canadian scientist is a co-author. Using co-authorship links, we create the network of individual scientists for the period 1985-2005 with the help of custom built software whose purpose is to automate the complex integration of our multiple data sources and generate an analysis matrix. Following the network construction, we propose a time-related model of the impact of academic R&D financing and network structure on research output measured by the number of papers. Results suggest that individual funding has a positive effect on research output and that funding categorization is crucial in understanding the impacts on scientific publications. The increasing number of papers published today can be better explained by the contracts received in the past 3 years horizon and by the grants received in the past 5 years horizon. The university environment seems to have a specific effect on the level of research output for the biotechnology sector.


identifier: Latrémouille-Viau, J. (2009). Traitement en fin de vie des avions et valorisation de l'aluminium  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Depuis les débuts de l'industrie de l'aluminium, soit en 1886, la production d'aluminium n'a pas cessée d'augmenter, faisant de ce matériau le second métal le plus utilisé par l'homme. Sa capacité à être recyclé à répétition sans perdre ses propriétés physiques fait en sorte que l'industrie du recyclage joue un rôle important dans la production d'aluminium. Non seulement le recyclage de l'aluminium permet de réduire la quantité de bauxite extraite de la croute terrestre, mais il représente aussi une économie d'énergie et d'eau ainsi qu'une réduction de la quantité de déchets produite et de polluants émis dans l'air comparativement à la production primaire d'aluminium. Les procédés de fabrication utilisés et les technologies de tri de l'aluminium postconsommation disponibles influencent grandement la pureté, donc la valeur marchande, des alliages d'aluminium obtenus par recyclage. Il est présentement trop coûteux d'obtenir des alliages purs à partir de l'aluminium issu de produits obsolètes pour que cette pratique soit courante dans l'industrie. Le recyclage de l'aluminium à forte valeur marchande entraîne alors une perte de valeur liée à une réutilisation dans la production d'alliages moins purs et moins dispendieux. Cette problématique est observable dans l'industrie aéronautique puisque les alliages utilisés dans la fabrication d'aéronefs requièrent des propriétés particulières, et par conséquent un faible taux d'impuretés. En considérant qu'il est possible de collecter une quantité équivalente à 5 769 231 canettes d'aluminium à partir d'un Airbus 320, soit environ 75 tonnes de débris d'alliages d'aluminium, et en considérant la quantité importante d'avions commerciaux qui atteindront leur fin de vie dans les années à venir, soit plus de 7 000 dans les 20 prochaines années, le recyclage en boucle ouverte de l'aluminium en provenance de l'aéronautique représente une perte de valeur ajoutée importante. L'industrie du recyclage des métaux en Amérique du Nord est très développée et plusieurs filières spécialisées sont implantées. Le démantèlement aéronautique est une pratique récente et constitue un marché en pleine expansion, surtout aux États-Unis et en Europe.  ABSTRACT: Since the beginning of the aluminum industry in 1886, the aluminum production has never stopped increasing which makes this material the second most used metal by man. Its capacity to be recycled repetitively without losing its physical properties leads the recycling industry to play an important role in the aluminum production. Aluminum recycling reduces the quantity of bauxite extracted from the earth's crust and also diminishes the energy and the water consumption, the wastes production and the air pollutants emissions compared to the primary aluminum production. The used manufacturing processes and the availability of post-consumption aluminum sorting technologies highly influence the purity, so the market value, of recycled aluminum alloys. It is still too expensive to produce pure aluminum alloys from obsolete products' aluminum for this activity to be part of the aluminum industry business. High value aluminum recycling leads to a loss of value due to the reuse of these alloys in less pure and cheaper aluminum alloys production. This problem is observable in the aeronautic field because the used aluminum alloys in aircrafts production require particular properties and low impurity levels. Considering that it is possible to collect an equivalent quantity of 5 769 231 aluminum cans from an Airbus 320, which means approximately 75 tons of aluminum scraps, and considering the important quantity of end-of-life aircrafts predicted for coming years, more than 7000 in the next twenty years, open loop aerospace aluminum alloys recycling represents a significant loss of added value. The North American aluminum recycling industry is well developed and many specialized networks are established. Aeronautical dismantling remains a recent practice and represents a market in expansion, particularly in the United States and in Europe.


identifier: Beaurivage, F. (2009). Étude de l'influence des paramètres structuraux sur les lois de comportement des bétons fibrés pour la conception de structures  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les bétons fibrés permettent d'obtenir des comportements structuraux ductiles en plus de permettre de réduire le nombre d'armatures ou encore de diminuer les dimensions d'une section. Les outils numériques d'aujourd'hui permettent de reproduire le comportement des structures de béton et contribuent à aider les ingénieurs à optimiser leurs designs. Toutefois, afin d'utiliser de tels outils, l'ingénieur doit bien connaître les lois de comportement régissant les matériaux utilisés, en plus de connaître l'effet des conditions statiques sur ces lois. Le premier objectif du présent projet de recherche est de caractériser les lois de comportement en traction de différentes gammes de béton, plus particulièrement le béton haute performance 50 MPa (BHP50), le béton fibré haute performance 50 MPa (BRF50) et le béton fibré à ultra haute performance 120 MPa (BFUP120). Le second objectif est de caractériser l'influence des conditions statiques sur des poutres de flexion. Finalement, le dernier objectif est d'arriver à reproduire le comportement non linéaire des éléments structuraux utilisant les trois types de béton étudiés à l'aide d'un logiciel d'éléments finis.  Pour réaliser les objectifs de ce projet, nous avons d'abord mis au point un essai de traction directe permettant de caractériser le comportement en traction des bétons. Nous avons ensuite testé en traction des spécimens de BHP50, BRF50 et BFUP120 avec et sans barres d'armature afin d'obtenir des lois de comportement qui tiennent compte ou non du phénomène de raidissement en traction.  Nous avons ensuite élaboré deux montages permettant de réaliser des essais de flexion isostatiques et hyperstatiques. Des poutres de flexion isostatiques et hyperstatiques ayant des pourcentages de renforcement de 0 %, 0,5 % et 1 % ont été fabriquées pour chaque type de béton testé. Ces essais nous ont fourni une base comparative pour les calculs numériques. Nous avons remarqué, suite à ces essais, une fissuration accrue en moment négatif pour les poutres de bétons fibrés (BRF50 et BFUP120), ce qui est venu appuyer l'hypothèse que l'hyperstaticité permet une meilleure performance des bétons de fibres en favorisant la multifissuration.  ABSTRACT: Fibre reinforced concrete allows ductile structural behaviours, as well as reduction of the number of rebars or reduction of the concrete section. Today's numerical tools can reproduce the behaviour of concrete structures and help engineers optimize their designs. However, to use such tools, the engineer must have a good understanding of the material constitutive laws adopted and know how static conditions affect these laws.  The first objective of this research project is to characterize  the tensile response of different types of concrete, namely high strength concrete 50 MPa (BHP50), fibre reinforced concrete 50 MPa (BRF50) and ultra high performance fibre reinforced concrete 120 MPa (BFUP120). The second objective is to study the influence of static conditions on the behaviour of flexural beams. Finally, the last objective is to successfully reproduce the nonlinear behaviour of structural elements using the three types of concrete studied using a finite element software. To achieve the objectives of this research project, we developed a direct tensile test, allowing characterizing the tensile behaviour of concrete. We then tested tension specimens made with BHP50, BRF50 and BFUP120 concrete with and without rebars in order to obtain tensile laws that accounted or not the tension stiffening effect. We elaborated two different flexural tests: one in isostatic conditions and one in hyperstatic conditions. Isostatic and hyperstatic flexural beams with reinforcement ratios of 0 %, 0.5 % and 1 % have been made for each type of concrete tested. These tests gave us a comparative base for the finite elements models. These tests indicated increased cracking in the negative flexure zone for the fibre reinforced concretes (BRF50 and BFUP120). This observation supports the assumption that redundancy increases the performance of fibre reinforced concretes by favouring multi-cracking. Finally, we have reproduced each flexural tests using the finite elements analysis software ATENA and the tensile relations obtained with direct tensile tests. We have determined with these models that a calibration of the tensile relations was necessary in order to correctly localize cracking. Furthermore, the study of the “characteristic size” parameter led us to the conclusion that a value of comparable size to the size of the meshing used gave the best results.


identifier: Bah, F. L. (2009). Conception au niveau système de l'application de protocole sans fil WIMAX  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Communiquer est le principe même de l'homme. Au l des siècles les modes de communication ont beacoup évolué passant d'un simple échange vocal entre deux personnes à un échange via des appareils (téléphones, ordinateurs,..) d'où la naissance des systèmes de télécommunication. La technologie sous-jacente tient à l'implantation de réseaux de communication qui sont les noyaux de la communication. C'est ainsi que de nos jours on a des réseaux internet, de téléphonie, de télévision, etc. Avec l'évolution des civilisations et l'expansion démographique, on cherche désormais à minimiser la surface occupée par ces réseaux tout en maintenant la même qualité de service. On assiste ainsi à l'émergeance de nouveaux réseaux de communication sans aucune interconnexion laire. Le Wimax est l'une de ces technologies émergeantes. Grâce à ses techniques de modulation telles que l'OFDM, elle permet une meilleure qualité de service que les réseaux existants. Elle est ainsi utilisée pour de nombreuses applications telles que la communication par vidéo conférence (VoIP), un accès étendu à internet, aux hotspot wi et aux réseaux cellulaires . Le problème qui se pose est de savoir comment implanter de nouveaux réseaux de façon rapide et ecace tout en respectant les contraintes de coûts et de temps de conception liées au marché.  ABSTRACT: Now a days, Wireless systems are everywhere. They had a tremendous growth in recent years. From personnal area networks like bluethooth to local networks like Wi, most of the communications systems contains wireless systems which have dierents networks and users. A major problem of these systems is the interoperability and deployment of wireless networks. This is why a lot of research are made to nd solutions and Wimax is one of them. Wimax (wireless interoperability for microwave access) is a metropolitan area network which use dierent transmission mode for pmp or mesh links to portable access due to OFDM modulation. With the improvement of Wireless technology and because of the tight costs and time-to-market constraints, the main challenge is to get fast and ecient design method. To meet these requirements, a method of conception, ESL is mainly used. In this report, a design process of the physical layer of the IEEE 802.16 standard with the OFDM modulation using an ESL Eclipse-based platform of software/hardware platform is presented. This ESL environment, with his integrated tools, build embedded applications and architectures by rening the transaction-level communications to some pin and cycle-accurate protocols as well as the generation of synthesizable hardware from the system-level specications. Those tools automate creation and modication of modules in an ESL design ow and make abstraction of all the implementation details to built an ESL architecture. The main contribution of this work is the multilevel design on baseband of the PHY-OFDM layer of the IEEE 802.16 standard using an ESL (electronic system Level) environnement of software/hardware partitionning and the use of a multisystem cosimulation technique between the ESL model built with the SpaceStudio platform and a model built on Simulink for validation through cosimulation interfaces of heterogeous systems.


identifier: Dionne, O. (2009). Développement d'un modèle numérique simplifié du tronc pour simuler l'effet d'une chirurgie de la scoliose sur l'apparence externe d'un patient  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La scoliose est une maladie du système musculo-squelettique caractérisée par une déformation tridimensionnelle complexe du tronc. Pour les cas les plus sévères, un traitement chirurgical est nécessaire. Celui-ci consiste à redresser la colonne vertébrale à l'aide de tiges métalliques ancrées aux vertèbres moyennant des vis et des crochets. La prédiction du résultat chirurgical s'avère un élément fondamental à toute planification opératoire. Actuellement, la méthode clinique pour élaborer une stratégie opératoire et estimer le résultat de la correction de la scoliose réside principalement dans l'analyse radiographique de la flexibilité du rachis jumelée à l'expérience du chirurgien. Afin d'assister davantage ce dernier lors de la planification, un simulateur biomécanique permettant d'identifier la configuration optimale des implants qui corrigera le mieux les déformations de la colonne est en cours de développement au Centre Hospitalier Universitaire Sainte-Justine à Montréal. Toutefois, ni ce simulateur ni l'analyse du chirurgien ne tient compte des tissus mous du tronc et ne fournit d'information sur l'apparence externe après l'intervention. Pour le chirurgien, le résultat de la chirurgie sur l'apparence externe s'avère hautement subjectif et son expérience demeure son seul atout. Tout ceci reste donc fort problématique, considérant que la principale raison pour prescrire une opération provient d'abord du mécontentement du patient vis-à-vis son apparence esthétique. Ne possédant aucune idée du niveau de correction esthétique qu'une chirurgie quelconque peut lui offrir, ce dernier est parfois déçu de l'imperfection de son apparence après l'intervention. L'objectif principal du projet consiste donc à définir une modélisation physique simplifiée des tissus déformables entre l'épiderme (surface de la peau) et les structures osseuses du tronc, afin de visualiser en 3D et d'évaluer l'effet d'une chirurgie de la scoliose sur l'apparence externe du patient. Cette étude s'attarde uniquement aux tissus mous car la modélisation biomécanique des structures osseuses fait l'objet d'un autre projet. Ainsi, pour prédire les résultats des corrections à l'externe, on utilise une configuration postopératoire déjà connue des structures osseuses.  ABSTRACT: Scoliosis is a musculoskeletal disorder characterized by a complex three-dimensional deformation of the trunk. For severe cases, surgical treatment is necessary. This procedure consists in rectifying the spine shape using metal rods anchored to the vertebrae by means of screws and hooks. The prediction of surgical outcome is a fundamental element of any preoperative evaluation. Currently, the clinical method to define a surgical strategy and estimate the result of curve correction relies primarily on radiographic analysis of spinal flexibility and on the surgeon's own experience. To further assist the clinician during surgical planning, a biomechanical simulator is currently being developed at Montreal's Sainte-Justine University Hospital Center to identify the optimal configuration of the implants to best correct the spinal deformities. However, neither this simulator nor the spinal flexibility analysis consider the soft tissues of the trunk in order to provide information on the patient's external appearance after the intervention. For the surgeon, the residual trunk asymmetry proves highly subjective and his experience remains his only asset. This is problematic considering that the main reason to prescribe an operation comes initially from the patient's dissatisfaction towards their apparent deformity. Having no prior knowledge of the level of aesthetic improvement a surgery can offer him, the patient is sometimes disappointed by the imperfection of his appearance after the intervention. Therefore, the goal of this project is to define a simplified physical model of the deformable tissues between the skin surface (epidermis) and bone structures of the trunk in order to visualize in 3D and assess the effect of scoliosis surgery on the patient's external appearance. This research focuses only on the soft tissues since biomechanical modeling of the bone structures is the subject of another ongoing project. Consequently, a known postoperative configuration of the bone structures serves as our basis to predict the external appearance after scoliosis surgery. To achieve our goal, we first propose a methodology to build a simplified system to model the different deformable structures of the trunk. Initially, 3D pre and postoperative reconstructions of the bone structures are obtained from standard radiographs while non-invasive 3D optical digitizers acquire the external surface of the trunk using white non-ionizing structure light. Following certain mesh preprocessing, we develop a generic method to generate three different tetrahedral layers starting from the external surface of the trunk to represent the skin, fat and muscles. From these new layers a generalized particle system based on elastic potential energy is defined. Forces preserving distance, area and volume constraints are calculated to describe the physical behavior of the various soft tissues. Finally, a rigid articulated model of the bone structures is created in order to transform the internal preoperative configuration to the postoperative state. By solving a set of dynamic equations, the displacements of this rigid model deform the simplified soft tissue layers of the trunk in order to predict the external appearance after scoliosis surgery. A suitable numerical integration scheme to compute the dynamic


identifier: Fadlaoui, K. (2009). Métaheuristiques appliquées au problème de covering design  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Un (v; k; t)-covering design est un ensemble de blocs (sous ensemble à k éléments d'un ensemble de référence V à v éléments) tel que tout sous-ensemble à t éléments de V soit contenu dans un des blocs. Considérant v, k et t, le problème de Covering Design consiste à trouver un covering contenant le moins de blocs possible. Pour résoudre le problème, nous avons adapté des métaheuristiques au Covering Design. Nous avons en particulier conçu un algorithme tabou avec diversication et un algorithme mémétique. Afin de rendre ces algorithmes plus rapides, nous les avons munis de nouvelles structures de données totalement incrémentales. Nos algorithmes de bas niveau sont devenus ainsi plus rapides et moins gourmands en espace mémoire. Nos algorithmes ont donc été capables de traiter des jeux de données que les précédentes métaheuristiques développées ne pouvaient pas tester. En matière de vitesse, nos algorithmes sont entre 10 et 100 fois plus rapides et l'accélération est d'autant plus élevé que les jeux de données à traiter sont gros. Nous avons testé nos algorithmes sur plus de 700 jeux de données. Nous avons ainsi réussi à trouver un meilleur covering design pour 77 jeux de données, dont 71 n'ont pas été améliorés par la suite.  ABSTRACT: A (v; k; t)-covering design is a collection of k-subsets (called blocks) of a v-set V such that every t-subset of V is contained in at least one block. Given v, k and t, the goal of the Covering Design problem is to nd a covering made of a minimum number of blocks. In this paper, we present a new tabu algorithm with a mechanism of diversication and a new memetic algorithm for the solution of the problem. Our algorithms use a new implementation totally incremental designed in order to evaluate efficiently the performance of the neighbors of the current conguration. The new implementation is much less space-consuming than the currently used technique, making it possible to tackle much larger problem instances. It is also signicantly faster (between 10 and 100 times faster) and the speeding rate gets higher and higher as the size of the instances raises. We mesured the performance of our tabu algorithm trying more than 700 problem instances. Thanks to the improved data structures, our tabu algorithm was able to improve the upper bound of 77 problem instances and still hold the record for 71 of them.


identifier: Cosset, G. (2009). Comportement hydrogéologique d'une couverture monocouche sur des résidus miniers sulfureux: Essais en colonne et simulations numériques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le principal problème environnemental auquel fait face l'industrie minière découle de l'entreposage en surface des rejets miniers contenant des minéraux sulfureux. Au contact de l'air et de l'eau, ces minéraux sulfureux s'oxydent et engendrent la formation d'eaux acides appelées drainage minier acide (DMA). Ces eaux acides présentent des pH faibles (pH ≤ 3) et souvent de fortes concentrations en sulfates et en métaux lourds. Pour répondre aux normes environnementales actuelles, les compagnies minières doivent empêcher ou du moins réduire la formation de DMA. Afin d'inhiber les processus géochimiques menant à la formation du DMA, on doit exclure un des éléments constitutifs des réactions d'oxydation, soit l'eau ou l'oxygène. En climat humide, les principales méthodes de prévention du DMA sont les barrières à l'oxygène tel que : les recouvrements en eau et les couvertures à effets de barrière capillaire (CEBC). Une méthode alternative au recouvrement en eau est l'utilisation de la méthode de la nappe phréatique surélevée appliquée conjointement avec un recouvrement monocouche qui sert alors de barrière à l'évaporation. Relativement peu de travaux ont été réalisés sur la méthode de la nappe surélevée et sur l'utilisation du recouvrement monocouche pour des situations réelles de terrain. Ce projet a pour but d'étudier le comportement d'un recouvrement monocouche mis en place sur un parc à résidus miniers qui comporte aussi une nappe surélevée (du moins sur une partie du site). On vise notamment à évaluer l'impact de certains facteurs sur la capacité du recouvrement à agir comme barrière à l'évaporation ou à l'oxygène. L'étude est basée en partie sur certaines des caractéristiques du site minier Selbaie situé au nord ouest du Québec qui a été restauré à l'aide d'un recouvrement monocouche. Les rejets et le sol de recouvrement utilisés pour procéder aux essais de caractérisation et au montage des colonnes ont été prélevés sur ce site. La caractérisation des propriétés hydrogéologiques des résidus et du sol a été réalisée en laboratoire afin de déterminer la courbe granulométrique des matériaux, la densité relative des grains, le poids unitaire optimal Proctor, la composition minéralogique, la conductivité hydraulique saturée, la courbe de rétention d'eau, le coefficient de diffusion et le coefficient du taux de réaction à l'oxygène. Les résultats expérimentaux obtenus pour la conductivité hydraulique saturée, la courbe de rétention d'eau et le coefficient de diffusion se comparent bien aux valeurs obtenues avec divers modèles prédictifs (présentés dans le mémoire). Une campagne de travaux de terrain a été menée pour aider à compléter la caractérisation du comportement hydrogéologique.  ABSTRACT: One of the main environmental problems facing the mining industry results from the surface storage of reactive tailings. Such tailings result from the milling process, where the extracted ore is crushed and treated to concentrate selected minerals and metals. When in contact with water and air, sulphide minerals contained in the tailings can oxidise and generate acid mine drainage (AMD). These acidic waters have a low pH (< 3) and may contain high concentrations in dissolved sulphates and metals. To meet environmental regulations, mining companies need to prevent or at least reduce AMD production. The oxidation reactions can be controlled by excluding one of the constitutive components of the reactions, i.e. water or oxygen. The main methods used under humid climates to prevent AMD formation are oxygen barrier such as water covers and covers with capillary barrier effects (CCBE). An alternative method is the use of the elevated water table technique applied in conjunction with a monolayer cover. To date however, relatively little work has been done on this technique for practical situations. This project aims at studying the behaviour of a monolayer cover implemented with an elevated water table on reactive tailings. The investigation includes the evaluation of the effect of various parameters on the capacity of the cover to act as an oxygen barrier or as an evaporation barrier, depending on the position of the water table. The study is loosely based on some of the characteristics of the Selbaie mine site situated in the north-west of Québec. This tailings impoundment has been partly reclaimed with a monolayer cover. The tailings and the cover material used in the laboratory column tests conducted here were collected from this site. The characterisation of the tailings and cover properties was done in the laboratory to determine their grain size distribution, relative density, optimum Proctor unit weight, saturated hydraulic conductivity, water retention curve, oxygen diffusion and reaction coefficients, and mineralogical composition. The results indicate that the values obtained for the saturated hydraulic conductivity (ksat), water retention curve (WRC), and diffusion coefficient (De) are comparable to estimated values calculated from predictive models. A field work campaign was also conducted to assess some aspects of the in situ hydrogeological behaviour in terms of water table position and water content, and to collect additional samples of the cover material (till) to evaluate its heterogeneity.


identifier: Lefrançois, P. (2009). Système de captage des matières décantables dans un étang piscicole  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'aquaculture en eau douce est largement reconnue comme une source potentielle de pollution organique. Le phosphore des rejets piscicoles est particulièrement néfaste puisqu'il participe à l'eutrophisation des milieux aquatiques. Face à ces considérations, l'industrie piscicole du Québec s'est donnée comme objectif de réduire les rejets en phosphore à 4,2 kg P par tonne de poissons produits d'ici 2014. Au Québec plus de 85% des entreprises produisent moins de 25 tonnes par an et 75% utilisent des étangs en terre. En raison des importants débits d'eau impliqués, le traitement des effluents aquacole est difficilement réalisable. Cependant, de 50 à 80% du phosphore des rejets se retrouve sous forme particulaire. De plus, une étude récente réalisée à l'Ecole Polytechnique de Montréal a démontrée que 17 à 73% des boues d'étang s'accumulent sous l'aérateur de surface d'un étang de production piscicole. L'objectif de ce projet était de concevoir et d'étudier les performances d'un système de captage des sédiments positionné sous un aérateur d'un étang piscicole pour réduire les rejets en phosphore.  Le projet s'est déroulé dans une pisciculture de taille moyenne située dans le sud-est de la province de Québec. Le système de captage des sédiments (SCS) consiste en une pyramide inversée et tronquée d'un volume de 1 m3. La structure a été installée dans un étang en terre et positionnée sous un aérateur de surface. Le système de captage a été vidangé hebdomadairement durant une période de 10 semaines. Les sédiments recueillis ont été quantifiés et analysés à chaque semaine. Tout au long de la période expérimentale, la régie de production (ajout et retrait de poissons, mortalités, activités diverses) a été notifiée. Des analyses de l'affluent et de l'effluent de l'étang ont été effectuées hebdomadairement. Les débits de l'étang ainsi que les niveaux de précipitation pluviale ont également été suivis. Le taux d'accumulation des sédiments dans le SCS a été de 4,0 kg MT/d en moyenne pour l'ensemble de la campagne d'échantillonnage. Les matières volatiles ont représenté en moyenne 7,8% des matières totales. Le DCO des sédiments collectés a été évalué à environ 35 g DCO/L. L'efficacité du SCS concernant l'enlèvement du phosphore a atteint de 22% du phosphore non intégré aux poissons (Pnt).  ABSTRACT: Freshwater fish farms in Quebec are facing stringent phosphorus discharge limits of 4.2 kg P per tonne of fish produced. Most phosphorus in fish farm effluents is found in particulate form (uneaten food, feces, etc.). Physical separation systems such as microscreens, filter beds, Cornell-type circular tanks and settling tanks have been proposed to remove solids from raceway and recirculation fish farm effluents but these technologies are relatively expensive and labour intensive for small pond based production facilities, as mostly found in Quebec. A novel sediment retention system (SRS), consisting of a 1 m3 truncated pyramid, was installed at the bottom of an earth pond, below a surface aerator. The objective of this study was to determine the feasibility of collecting and removing sediments by using the SRS and to determine its particulate phosphorus removal efficiency. Solids accumulated in the SRS were quantified and characterised weekly, for 10 weeks. Fish production, food supply, rain events and fish harvesting were also monitored over the course of the study period. The total solids (TS) accumulation rate in the SRS was, on average, 4.0 kg/d with a volatile solids fraction of 7.8% and the P accumulation rate was, on average, 12.4 g P/d. The P removal efficiency obtained with the SRS was 24% of the total P not taken up by fish (effluent P, PEFF). Assuming that 50% of the PEFF was in the particulate form, the removal efficiency of the SRS was 47%. Lab-scale results correlated with the P mass balance calculations to show that sediments from earth ponds can play an active role in the sorption of soluble phosphorus. Approximately 30% of the P removed from the SRS was attributed to previous sorption/precipitation of soluble P into inorganic forms. The Langmuir model fitted the sorption isotherm of phosphorus onto earth pond soil and the maximum sorption constant obtained was 1.3 mg P/g soil. Fish harvesting was identified as the main external factor affecting sediments and phosphorus accumulation in the SRS. It was concluded that an SRS located under the aerator surface is a suitable and efficient strategy to collect and remove particulate phosphorus generated from fish production in earth ponds.


identifier: Lavoie, M. (2009). Caractérisation et modélisation d'un véhicule tout terrain et de ses tampons d'ancrages faits d'élastomères.  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce projet de ma^trise constitue les premieres etapes d'un projet de recherche et developpement realise conjointement avec l'entreprise Soucy-Baron inc., dont l'expertise est la conception et la production de pieces de caoutchouc, liees ou non au domaine du NVH (Noise Vibration Harshness). Le but de ce projet de recherche et developpement est de concevoir un tampon d'ancrage en caoutchouc capable de rediriger dans le vehicule l'energie vibratoire habituellement dissipee. Le projet englobe plusieurs projets etudiants, comprenant des projets de n d'etude, des stages, des ma^trises cours et des ma^trises recherche. L'objectif de cette ma^trise est de caracteriser les proprietes vibratoires du vehicule (frequences naturelles, modes propres) et d'obtenir un modele numerique de ce vehicule. Le modele numerique sera valide en comparant le comportement vibratoire simule avec les mesures experimentales. Cette ma^trise est composee des premieres etapes du projet de recherche et developpement, soit une recherche bibliographique etendue, l'acquisition de donnees experimentales, la conception d'un modele, la validation du modele et des simulations. Les etapes subsequentes au projet global sont la conception d'un dispositif de recolte d'energie et l'optimisation des tampons d'ancrage. La recherche bibliographique etendue porte sur la conception des systemes d'ancrage, la recolte d'energie, la modelisation par elements nis et les techniques exp erimentales pour l'acquisition de donnees vibratoires. L'acquisition de donnees se divise en deux volets, soit la caracterisation du caoutchouc et la caracterisation du vehicule (systeme moteur-tampons-ch^assis). La caracterisation du caoutchouc est realisee en vue de modeliser celui-ci par elements nis a l'aide de lois de comportement hyperelastiques et viscoelastique. Le caoutchouc est caracterise dans le domaine statique par quatre tests typiques a l'aide d'un equipement servo-hydraulique. La caracterisation du systeme moteur-tampon  ABSTRACT: The purpose of this Masters Thesis is to model an all terrain vehicle (ATV) in order to design a vibration energy harvesting device for engine mounts. Such a device needs to be optimized under known environmental conditions to work properly and to maximize the harvested energy. The ATV was modeled in a Finite Element Analysis (FEA) software in order to simulate the vibration loads and responses on the engine mounts and on the harvesting device. Information about the environment, such as induced forces and corresponding accelerations were needed in order to validate the ATV model and run simulations with the real inputs. A test bench was built in order to characterize the vehicle and its components. Rubber characterization was performed to simulate the hyperelastic and viscoelastic behaviors in the FEA software. Acceleration measurements were taken to identify the movement of the vehicle when excited by the engine. A modal analysis was performed experimentally to nd the natural frequencies and mode shapes of the structure. A new method using force sensors (CF) has been developed to identify the forces exerted by the engine. This method consists in measuring the forces transmitted to the mounts and the accelerations at the mounts. Transmitted forces and corresponding inertia vectors were summed to identify the induced forces. This method was compared with the existing Frequency Response Function (FRF) method. The results achieved with the new developed method were satisfying when compared with the literature. The FEA model was run and improved in order to meet the identied natural frequencies, mode shapes and response spectra measured on the test bench. The results were satisfying according to the natural frequencies and mode shapes, but the model still needs improvement to match the response spectra.


identifier: Farah, E. (2009). Modèle constitutif du comportement viscoplastique d'un matériau CFC  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'objectif principal de ce projet de maîtrise est de développer un modèle constitutif du comportement viscoplastique d'un métal CFC. Le document comprend trois parties principales : 1. Le Chapitre 1 contient une revue de littérature qui explique les différentes théories adoptées pour le développement du modèle constitutif. Ce chapitre présente la théorie de l'activation thermique, un survol sur les lois de la thermodynamique et les différents modèles existants. 2. le Chapitre 2 porte sur le modèle proposée et sa formulation thermodynamique. Il présente la dérivation du modèle unidimensionnel et le détail de sa généralisation vers un modèle tridimensionnel dans le cadre des principes de la thermodynamique. 3. le Chapitre 3 porte sur l'implémentation numérique du modèle et la présentation des résultats. La méthode d'Euler et l'algorithme « Radial Return Mapping »ont été adoptés dans la solution numérique en utilisant le logiciel Matlab 7.0. L'implémentation a été suivie par des exemples numériques de différents types de chargement.  ABSTRACT: The main objective of the thesis is to develop a constitutive model for viscoplastic behaviour of FCC metals. The document is composed of three main sections : 1. Chapter 1 present bibliographic review that explains the theories that helped developing the constitutive model. It presents the thermal activation theory followed by an overview on the thermodynamic principles and existing models 2. Chapter 2 discuss the proposed model and its thermodynamic formulation. It explains the development of the one-dimensional model then tridimensional formulation using the thermodynamic laws 3. Chapter 3 shows the numerical implementation and related results. Euler method and the Radial Return Mapping algorithm where adopted in the numerical implementation using Matlab 7.0. The program was tested for different loading types.


identifier: Houngbadji, T. (2009). Réseaux ad hoc : système d'adressage et méthodes d'accessibilité aux données  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Au cours de la dernière décennie, un nouveau type de réseaux sans fil a suscité un grand intérêt dans la communauté scientifique: ce sont les réseaux ad hoc. Ils existent sous la variante des réseaux mobiles ad hoc (MANET), et des réseaux de capteurs sans fil (RCSF). Les réseaux mobiles ad hoc sont constitués de noeuds mobiles qui communiquent les uns avec les autres sans l‘aide d‘une d'infrastructure centralisée. Les noeuds se déplacent librement et sont soumis à des déconnexions fréquentes en raison de l'instabilité des liens. Cela a pour conséquence de diminuer l'accessibilité aux données, et de modifier la façon dont les données sont partagées dans le réseau. Comparable aux réseaux MANET, un RCSF est composé d'un ensemble d'unités de traitements embarquées, appelées capteurs, communiquant via des liens sans fil et dont la fonction principale est la collecte de paramètres relatifs à l'environnement qui les entoure, telles que la température, la pression, ou la présence d'objets. Les RCSF diffèrent des MANET de par le déploiement à grande échelle des noeuds, et trouvent leur application dans diverses activités de la société, tels les processus industriels, les applications militaires de surveillance, l'observation et le suivi d'habitat, etc. Lorsqu‘un grand nombre de capteurs sont déployés avec des dispositifs d'actionnement appelés acteurs, le RCSF devient un réseau de capteurs et d‘acteurs sans fil (RCASF). Dans une telle situation, les capteurs collaborent pour la détection des phénomènes physiques et rapportent les données afférentes aux acteurs qui les traitent et initient les actions appropriées. De nombreux travaux dans les RCSF supposent l'existence d'adresses et d'infrastructures de routage pour valider leurs propositions. Cependant, l‘allocation d‘adresses et le routage des données liées aux événements détectés dans ces réseaux restent des défis entiers, en particulier à cause du nombre élevé de capteurs et des ressources limitées dont ils disposent. Dans cette thèse, nous abordons le problème de l'accessibilité aux données dans les MANET, et les mécanismes d‘adressage et de routage dans les RCSF de grande taille.  ABSTRACT: During the last decade, a new type of wireless networks has stirred up great interest within the scientific community: there are ad hoc networks. They exist as mobile ad hoc networks (MANET), and wireless sensor (WSN). The mobile ad hoc networks consist of mobile nodes that communicate with each other without using a centralized infrastructure. The nodes move freely and are subject to frequent disconnections due to links instability. This has the effect of reducing data accessibility, and change the way data are shared across the network. Similar MANET networks, a WSN consists of a set of embedded processing units called sensors that communicate with each other via wireless links. Their main function is the collection of parameters relating to the environment around them, such as temperature, pressure, motion, video, etc. WSNs differ from the MANETs due to the large scale deployment of nodes, and are expected to have many applications in various fields, such as industrial processes, military surveillance, observation and monitoring of habitat, etc. When a large number of sensors which are resource-impoverished nodes are deployed with powerful actuation devices, the WSN becomes a Wireless Sensor and Actor Network (WSAN). In such a situation, the collaborative operation of sensors enables the distributed sensing of a physical phenomenon, while actors collect and process sensor data to perform appropriate action. Numerous works in WSN assumes the existence of addresses and routing infrastructure to validate their proposals. However, assigning addresses and delivering detected events remains highly challenging, specifically due to the sheer number of nodes. In this thesis, we address the problem of data accessibility in MANET, and that of addressing and routing in large scale WSN. This involves techniques such as data caching and replication to prevent the deterioration of data accessibility. The addressing system in WSN includes a distributed address allocation scheme and a routing infrastructure for both actors and sensors. Moreover, with the birth of the multimedia sensors, the traffic may be mixed with time sensitive packets and reliability-demanding packets. For that purpose, we also address the problem of providing quality of service (QoS) in the routing infrastructure for WSN.


identifier: Basile-Bellavance, Y. (2009). Conception d'un système de test et de configuration numérique tolérant aux pannes pour la technologie WAFERIC  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'objectif principal du projet de recherche est de concevoir, implanter et vérifier un système de programmation JTAG tolérant aux pannes pour un circuit intégré à l'échelle de la tranche (WSIC, Wafer Scale Integrated Circuit). Le projet comprend la conception de l'interface logicielle/matérielle, l'implantation en VHDL du système, la conception de l'environnement de vérification SystemC ainsi qu'une étude sur la “diagnosabilité” du WaferIC un circuit WSIC au cœur d'un système configurable applicable au prototypage rapide.  Une nouvelle approche face à la conception de bancs de test programmable pour le test de circuits numériques est en cours de développement dans plusieurs universités québécoises, dont l'École Polytechnique Montréal dans le cadre du projet “DreamWaferTM”. Ce nouveau système de prototypage rapide de circuits numériques a pour but de mettre au point un réseau intégré d'interconnexions configurables, nommé WaferNet. Ce réseau d'interconnexions est déployé sur un circuit intégré à l'échelle de la tranche. Ainsi, le projet “DreamWaferTM” vise à développer un système équivalent à un “PCB reconfigurable” permettant de prototyper des circuits intégrés numériques discrets (FPGA, processeurs, DSP…), ceux-ci étant déposés à sa surface. Ce circuit intégré contient une matrice comportant des milliers de cellules identiques, chacune comportant un centre de contrôle logique, un crossbar configurable et un ensemble de “plots“ de quelques dizaines de micromètres de large (points de contact avec les composants déposés). Cette matrice de cellules se nomme le WaferIC. Ce projet de maîtrise porte spécifiquement sur la conception d'un système de configuration tolérant aux pannes pour le WaferIC, en la mise au point d'un environnement de simulation et de vérification matérielle codé en SystemC et en VHDL, à concevoir l'interface logicielle/matérielle pour le contrôle de la configuration basée sur le protocole JTAG et la conception d'une méthodologie de test et de diagnostic du système de configuration et du WaferNet. La tolérance aux pannes est importante dans le cadre de cette application spécifique pour des raisons économiques et pour atteindre le niveau de qualité requis pour cette application.  ABSTRACT: The goal of this master project is to design, implement and validate a new system able to control the WaferIC, a Wafer Scale Integrated Circuit (WSIC). More specifically, the project objective was to design the software/hardware interface, design and implement an embedded fault-tolerant control system and implement from scratch an environment in SystemC for functional verification. Moreover, the ASIC synthesis is applied on the VHDL code to fabricate a test chip to validate the circuit. A new approach for rapid prototyping of digital systems is in development at several universities, including École Polytechnique de Montréal, through the  “DreamWaferTM” project. The goal of this new system is to interconnect all the digital pins of a set of discrete chip at the system level by using a reconfigurable network called WaferNet. This interconnection network is deployed over the active surface of a whole wafer. This wafer scale integrated system called WaferIC aims at implementing a form of reconfigurable PCB that is able to reconnect the digital pins of discrete chips at will. User's ICs deposited on the active surface of the wafer are detected by an array of tiny reconfigurable “NanoPads” that can redirect the signals in the WaferIC's internal network or feed the user's IC pins with data and power. The specific contribution of this master project consists of designing a fault-tolerant system to test and configure the WaferIC, to implement a verification environment coded in a mixed language SystemC/VHDL. This environment implements a software/hardware interface for the WaferIC and the design of a new test and diagnosis methodology for the reconfigurable network. Fault tolerance is an important issue for this class of circuit for economic reasons, and to reach the quality required for this application.


identifier: Dion, C. (2010). Étude numérique et expérimentation du comportement dynamique des ponts avec isolateurs et amortisseurs sismiques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Alors que les infrastructures de ponts au Québec sont vieillissantes, les prescriptions relatives à la conception parasismique sont de plus en plus sévères dans la norme canadienne sur le calcul des ponts routiers.  Dans ce contexte, il devient primordial de développer des techniques de réhabilitation et de conception parasismique rentables et efficaces. Ce mémoire traite de l'isolation sismiqu et de l'emploi d'autres systèmes de protection parasismique comme une solution envisageable, tant pour les ponts existants que pour les nouveaux ponts.  On propose l'utilisation du logiciel SAP2000, simple d'emploi et largement connu, pour exécuter des analyses temporelles non-linéaires permettant de prédire le comportement des ponts équipés avec des systèmes de protection parasismiques.  On étudie la réponse des ponts dans leur direction longitudinale.  Afin de valider les résultats numériques et d'évaluer la performance des systèmes de protection parasismique, une méthode expérimentale par essais hybrides en temps réel est exécutée.  Elle comprend trois séries d'essais, examinant, respectivement, trois ponts équipés avec trois types d'appareils.  Le premier pont à l'étude est équipé avec des isolateurs à friction avec systèmes de recentrage automatique, aussi dotés d'une importante capacité de dissipation d'énergie.  Ce pont est aussi pourvu d'appareils d'appuis glissants sur ses autres supports, fournissant une capacité additionnelle de dissipation d'énergie.  Les deux autres ponts à l'étude sont équipés de deux types innovateurs de systèmes visqueux, soit les amortisseurs visqueux et les transmetteurs de chocs sismiques.  Dans un essai hybride, seuls les appareils de protection parasismique sont physiquement testés au laboratoire.  Pour un essai hybride en temps réel, le montage expérimental doit aussi comprendre un vérin hydraulique à haute performance, pour imposer les oscillations dynamiques.  Le vérin impose, en temps réel, la commande en déplacement dont la valeur est obtenue d'une analyse temporelle non-linéaire exécutée numériquement en parallèle.  L'algorithme d'intégration impliqué dans cette méthode expérimentale a été développé récemment à l'École Polytechnique de Montréal.  Il s'agit d'une variante à l'algorithme Rosenbrock-W, et l'intégration numérique est effectuée par l'outil Simulink de MathWorks et par l'ordinateur XPC Target.  La sous-structure numérique, dans les simulations hybrides en temps réel, est composée des piles du pont étudié et des propriétés additionnelles d'amortissement de la structure.  La réponse non-linéaire éventuelle de ces composantes est considérée dans le modèle de la sous-structure numérique.  ABSTRACT: With the aging of bridge infrastructures in the province of Quebec and the seismic design provisions becoming progressively more severe with every new edition of the Canadian bridge design code, there is an increased need for innovative techniques to achieve time- and cost-effective seismic retrofit and construction of bridge structures.  This paper discusses the application of seismic base isolation and of other seismic protective devices as a solution for new or existing bridges.  Simple non-linear time-history analyses performed with the commercially available computer program SAP2000 are proposed to assess the dynamic behavior of seismically protected bridges.  The response of the bridge structures is studied along their longitudinal direction.  In order to gain experimental validation and to evaluate the performance of the seismic protective devices, real-time dynamic sub-structuring (RTDS) tests were carried out on three bridge structures equipped with three different devices. The first bridge was equipped with seismic isolators with self-centering and friction energy dissipation capabilities. It also included bearing units with sliding interfaces providing additional energy dissipation capacity.  The other two bridges were equipped with two innovative viscous seismic protective devices: seismic damping units and shock transmission units. In the RTDS tests, the seismic protective units were physically tested in the laboratory using a high performance dynamic actuator imposing, in real time, the displacement time histories obtained from numerical simulations being run in parallel. The integration scheme used in the test program was the Rosenbrock-W variant, recently developed at École Polytechnique of Montreal, and the integration was performed using the MathWorks's Simulink and XPC target computer environment. The numerical sub-structure included the bridge columns and the additional energy dissipation properties. The nonlinear response of these components was accounted for in the numerical models. The tests were run under various ground motions and the influence of modeling assumptions such as damping and initial stiffness was investigated. For the shock transmission units, vehicle braking load simulations were also carried out. This first test series of this kind to be carried out in Canada was a success, and the test results could be compared to the numerical predictions. The results obtained show that simple numerical modeling techniques can lead to an accurate prediction of the displacement response of bridge structures equipped with the seismic protective systems studied. The study also showed that successful hybrid testing requires adequate mechanical characterization of the protective systems to accurately identify their response under various loading conditions.


identifier: Amadou, M. (2009). Modèle de placement pour les architectures nano-composantes  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Depuis la création de l'industrie des transistors CMOS, on assiste à un développement sans précédent de la miniaturisation. L'ITRS prévoit la limite des technologies basées sur le CMOS en 2020. Dans ce contexte, apparait de nouvelles disciplines, au coeur de la nanotechnologie, qui permettent de définir de nouvelles technologies permettant de compléter et/ou remplacer les transistors CMOS. Ces nouveaux transistors ouvrent la voie vers un nouveau paradigme d'architectures nano-composantes. Ces architectures ont trois principales caractéristiques : Les cellules logiques sont dynamiquement reconfigurables. Ce qui donne la possibilité d'exécuter en pipeline plusieurs fonctions différentes; La granularité est très fine. Ceci impose de considérer l'extensibilité des outils qui permettront l'exploitation de ces architectures; Elles ont une structure hiérarchique particulière : Dans les architectures nano-composantes les cellules logiques sont organisées en matrices avec des connexions statiques et les matrices en réseau de matrices avec des connexions dynamiques. Ces architectures peuvent alors être paramétrées en fonction de la taille des matrices (nombre de cellules) et de la taille du réseau (nombre de matrices). Pour prouver l'efficacité des architectures nano-composantes, il va falloir envisager la réalisation physique de systèmes complexes très performants basés sur ces technologies ainsi que l'utilisation des ces nano-systèmes. Comme l'accès au prototypage est très difficile et qu'il est souhaitable de réduire le temps de production des systèmes, la définition de nouveaux outils de conception assistée par ordinateur (CAO) s'avère nécessaire. Plusieurs outils CAO permettant la définition de systèmes basés sur les architectures conventionnelles existent. Cependant, ces outils ne prennent pas en compte les caractéristiques des architectures nano-composantes.  ABSTRACT: International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) predicts that CMOS devices will reach their limits in 2022. Consequently, new devices and more efficient technologies are required. In this context, many efforts have been made to extend or replace conventional, CMOS devices. Some devices based on Field Effect Transistor (FET) nanotechnology such as the Dual Gate Carbon NanoTube FET (DG-CNTFET), the Nano Wire FET (NWFET) or the Grapheme FET (GFET) are promising candidates to replace CMOS devices. They lead to define new paradigm of non-conventional architectures (so called nano-component architecture). Nano-component architectures have three main characteristics: The logic cells are dynamically reconfigurable. This characteristic allows performing pipeline on several different functions; The granularity is ultra-fine (at most 2-bit operation). This characteristic implies to take into consideration scalability to exploit those architectures; The logic cells are organized with hierarchical structure and connectivity restrictions. In this structure, cells are organized in matrix and the matrices are organized in cluster. Exploiting those characteristics, nano–architecture are expected, compared to conventional architectures, to reduce the area and the cost and to improve the performance of a broad range of applications. In order to explore the potential of nano-architecture, new CAD tools are required. Those tools must take into account many parameters in nano-architecture definition: the number of cell in matrices, the number of matrices in cluster, the hierarchical structure, the connectivity restrictions, the fine granularity, the high reconfiguration, the pipeline and parallel execution… Although many CAD tools defined for conventional architecture have been proposed, they do not take into consideration nano-architecture parameters.


identifier: Daigneault, M.-A. (2009). Utilisation de la reconfiguration dynamique des FPGA pour le contrôle précis et exact des délais dans les convertisseurs temps à numérique  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La mesure d'intervalles de temps est importante dans différents domaines d'applications scientifiques. Un convertisseur numérique de temps (TDC) est un circuit électronique permettant de mesurer des intervalles de temps avec des résolutions de l'ordre de la picoseconde. Jusqu'à la dernière décennie, ces circuits étaient implémentés exclusivement sous forme de circuits dédiés (ASIC), mais depuis, plusieurs implémentations sur circuits programmables (FPGA) ont été proposées. Bien qu'à ce jour de telles implémentations accusent toujours des performances inférieures, il existe un intérêt réel pour réduire l'importance de cet écart. En effet, le progrès fulgurant de la technologie FPGA, en termes de densité logique et de fréquence d'opération, en fait aujourd'hui un candidat de choix pour l'implémentation de nombreux circuits et systèmes. Au delà du grand degré d'intégration qu'elle permet d'obtenir, ce type d'implémentation se démarque des circuits dédiés en ce qu'elle permet à la fois des temps de développement et des coûts non-récurrents nettement moins importants. C'est donc dans ce contexte que ce travail se penche sur l'implémentation FPGA d'un convertisseur numérique de temps. Alors que les implémentations de TDC sur circuits dédiés permettent d'obtenir des résolutions avoisinant la picoseconde, les implémentations FPGA les plus récentes sont limitées à quelques dizaines de picosecondes. Puisque l'implémentation d'un TDC est intimement liée à la notion de délai, les FPGAs sont handicapés d'une part par l'irrégularité des délais d'interconnexions programmables générées par les outils de synthèse, et d'autre part par des délais d'interconnexions plus importants. C'est ainsi que les implémentations FPGA offrant les meilleures performances dans la littérature reposent sur une architecture permettant d'exploiter la présence des structures d'interconnexions dédiés, telle la chaine de retenue rapide. En effet, ces structures d'interconnexions dédiées offrent à la fois des délais réduits et une régularité accrue. Toutefois, la résolution atteignable avec cette architecture est limitée par les délais minimaux du circuit, et ces derniers sont sensiblement plus importants sur un FPGA que sur un circuit dédié. Néanmoins, cette architecture bénéficie directement des nouvelles générations de FPGA qui sont produites avec des procédés de fabrication permettant d'obtenir des délais minimaux réduits.  ABSTRACT: Time interval measurement is important in various scientific and engineering applications. A Time-to-Digital Converter (TDC) is an integrated circuit allowing measurement of time intervals with resolutions and precisions down to a picosecond. Until the last decade or so, these circuits were implemented exclusively as application specific integrated circuits (ASIC), but since then, various implementations targeting field-programmable gate arrays (FPGA) have been proposed. While these implementations still deliver reduced performances in terms of resolution and precision, there is a growing interest within the scientific community to reduce this gap. Indeed, with the dazzling progress of the FPGA technology over the past decade, both in terms of logic density and operation frequency, it is becoming a implementation target of choice for an ever growing range of circuit and systems. Two key benefits from such implementations are considerably reduced development times and non-recurring costs. It is therefore in this context that this work is focused on the FPGA implementation of time-to-digital converters.  While ASIC implementations of TDC can enable resolutions neighbouring a single picosecond, most recent FPGA implementations are still limited to a few tens of picoseconds. As the implementation of a TDC is closely related to the notion of delay, FPGAs are handicapped both by the irregularity of interconnection delays, and increased minimal delays. Therefore, to this day, the most successful FPGA implementations that have been proposed in the literature rely on architectures allowing to take advantage of dedicated interconnection structures, such as the carry-chain used in arithmetic circuits. Indeed, these dedicated interconnection structures provide both reduced delays and increased interconnection delay regularity. However, the resolution achievable with such architecture is limited by the minimal delays available on the circuit, which are substantially more important on an FPGA than on an ASIC. Nevertheless, this architecture directly benefits from newer generations of FPGAs, produced with fabrication processes that enable reduced minimal delay.


identifier: Le Bras, R. (2009). Méthodes d'apprentissage appliquées aux heuristiques de recherche pour les problèmes de satisfaction de contraintes  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Motivation : La programmation par contraintes (PPC) propose un cadre formel pour représenter et résoudre des problèmes combinatoires concrets tels que la conception d'horaires de personnel d'hôpital ou l'allocation des portes d'embarquement dans un aéroport. Un problème de satisfaction de contraintes se modélise à l'aide de relations logiques, ou contraintes, entre des variables. La résolution du problème revient alors à identifier une solution qui respecte ces contraintes. Même si l'utilisation de techniques d'inférence puissantes, comme les algorithmes de filtrage, permettent de réduire sensiblement l'espace des solutions, cela reste insuffisant. Il convient alors de guider la recherche à l'aide d'heuristiques. Enjeux et Contexte théorique : Cambazard et Jussien (2005) justifient l'intérêt porté aux heuristiques de recherche en les qualifiant de « Saint Graal » à la fois des communautés de recherche opérationnelle (RO) et de programmation par contraintes (PPC). Parmi les meilleures heuristiques actuelles figurent Impact-Based Search (IBS – Refalo (2004)), qui utilise la réduction de domaine après branchement, et maxSD (Zanarini et Pesant, 2007}), qui utilise le dénombrement des solutions des contraintes. D'autres heuristiques se basent quant à elles sur une estimation de la distribution de solutions, comme les méthodes Belief-Propagation (BP – Kschischang et al.(2001}) et Survey-Propagation (SP – Mezard et al. 2002). Ces méthodes, dites d'inférence, se sont notamment distinguées pour la résolution de problèmes de satisfaction booléenne. Récemment, une variante de ces deux méthodes, dénommée Expectation-Maximization Belief-Propagation, a été proposée par Hsu et al. (2007).           Enfin, ces méthodes d'inférence permettent également de déterminer certaines caractéristiques de la structure du problème que l'on cherche à résoudre. À titre d'exemple, de telles estimations permettent ainsi d'identifier les variables dites backbones (Kilby et al. (2005)), qui sont les variables qui prennent toujours la même valeur quelle que soit la solution. Ainsi, une estimation de la distribution des solutions ne fournit pas seulement de l'information utile pour une heuristique, mais également de l'information sur la structure sous-tendante du problème.  ABSTRACT: Motivation Constraint Programming (CP) is a paradigm to model and solve pratical combinatorial problems, such as nurse scheduling or airport gate assignment. CP models such problems as Constraint Satisfaction Problems (CSPs), i.e. a set of relations between variables. Solving a CSP then becomes equivalent to finding a solution that satisfies all relations. Although strong inference techniques such as filtering algorithms lead to a much smaller solution space, the solution space typically remains too large to be explored exhaustively. This is where search heuristics come in and guide the search toward promising areas. Significance and Theoritical Background Cambazard and Jussien (2005) emphasize the importance of search heuristics when they refer to them as the Holy Grail of both Operations Research (OR) and Constraint Programming (CP) communities. Two of the best current search heuristics are Impact-Based Search (IBS - Refalo (2004)) which exploits domain reduction, and Zanarini and Pesant (2007), which exploits constraint-based solution counting. Other heuristics are designed to estimate the distribution of solutions, such as Belief-Propagation (BP - Kschischang et al. (2001)) and Survey-Propagation (SP - Mezard et al. (2002)). These inference methods have been particularly suitable to Satisfiability (SAT) problems. Recently, Hsu et al. proposed Expectation-Maximization Belief-Propagation (EMBP), a variation of these two methods.         In addition, these inference methods also provide information about the underlying structure of the problem. For example, such estimates enable to detect backbone variables (Kilby et al. (2005), i.e. that always take the same value regardless of the solution. As a result, these estimates not only direct the search but also provide structural information about the solution space.


identifier: Dugneton, P. (2009). Le transformateur à fréquence variable  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

title: Le transformateur à fréquence variable

abstract: RÉSUMÉ: Une alternative technologique pour l'interconnexion de deux réseaux électriques a récemment été développée par GE Energy : le transformateur à fréquence variable. Ce système est une application nouvelle d'éléments bien connus dans le domaine de l'électrotechnique, qui sont la machine à courant continu et la machine asynchrone à rotor bobiné. L'objectif du présent projet est d'étudier le fonctionnement de ce système mais plus particulièrement le comportement de la machine asynchrone à rotor bobiné lorsqu'elle interconnecte deux réseaux électriques (un au stator et le second au rotor). Pour ce type de machine, c'est un régime de fonctionnement nouveau qui mérite attention. Que les fréquences des réseaux interconnectés soient identiques ou différentes, nous allons prendre en considération ces deux cas de figure à chaque étape de ce travail et nous nous limiterons à l'étude du régime permanent. Dans un premier temps, en raisonnant sur les champs magnétiques une analyse théorique du comportement de la machine asynchrone à rotor bobiné ainsi connectée sera présentée. Cette étude permettra de détailler pourquoi il est possible de réguler le flux de puissance en exerçant un couple sur le rotor de la machine à rotor bobiné via la machine à courant continu. Ensuite, nous présenterons les résultats expérimentaux obtenus en reproduisant un transformateur à fréquence variable avec un groupe de machines de 15 hp. Le comportement de la machine asynchrone à rotor bobiné observé permettra de confirmer l'étude théorique. Enfin après avoir identifié les paramètres de la machine utilisée grâce à une série d'essais expérimentaux, nous tenterons de simuler le fonctionnement en transformateur à fréquence variable. A l'aide de modèles mathématiques existants dans deux logiciels différents (Matlab et EMTP), l'objectif est vérifier si l'on peut retrouver les relevés expérimentaux en utilisant les modèles dans ces conditions particulières. Les résultats fournis par les logiciels ne permettent pas de conclure que les modélisations utilisées simulent de manière efficace la machine asynchrone à rotor bobiné dans ces conditions. Ainsi, des recommandations pour les travaux futurs concernant ce système seront prodiguées à la fin de ce document.  ABSTRACT: A technological alternative for the interconnection of two electrical networks had recently been developed by GE Energy: the variable frequency transformer. This system is a new way of using well known components in electrical engineering, which are the direct current machine and the asynchronous machine with wounded rotor. The point of this work is to study this system's working and more particularly the behavior of the asynchronous machine when it interconnects two electrical networks (one on the stator side and the other on rotor side). For this kind of machine, it's a new way of running which is worth paying more attention. Frequencies of the networks interconnected can be identical or different and we will consider these two cases at each step of this work. We'll confine ourselves to the study of steady state. First, by using magnetic fields, a theoretical analyze of the asynchronous machine's behavior in these conditions will be presented. This part will permit detail why it is possible to regulate the active power flow by applying a torque on the shaft with the direct current machine. Then, we'll present the experimental results obtained for a variable frequency transformer made with a group of machine of 15 hp. The behavior of the asynchronous machine observed while interconnecting two electrical networks will allow us to confirm the theoretical study. Finally, after having identified parameters of the asynchronous machine thanks to a series of experimental tests, we'll try to simulate the variable frequency transformer. With the help of existing mathematical models of asynchronous machine wounded rotor from two different software (Matlab and EMTP), the objective is to check if we can meet up with the experimental measures by using these models in these particular conditions. Results from both of the software used don't enable us to conclude that these models simulate efficiently the asynchronous machine when it is connected to two three-phase sources. Thus, at the end of this document we'll give advices for future work on this system.


identifier: Razanakoto, R. (2010). Confection de calendriers d'événements sportifs au Québec  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'automatisation de la confection de calendriers pour les ligues sportives a reçu une attention particulière au cours des dernières années puisque les ligues sportives génèrent des revenus considérables ainsi que des problèmes d'optimisation combinatoire intéressants. La Fédération Québécoise pour le Sport Étudiant (FQSE) a reçu le mandat d'organiser les championnats sportifs provinciaux scolaires, collégiaux et universitaires. Nous comparons le problème québécois qu'elle nous expose à une classe de problèmes similaires communément appelés dans la littérature traveling tournament problem, ce type de problèmes ayant pour but de minimiser la distance totale parcourue par les équipes. Nous formulons par la suite un modèle mathématique dont l'objectif est de produire des calendriers satisfaisant un nombre optimal de contraintes inédites fournies par la FQSE. La revue de littérature met en avant les différentes méthodes qui ont été utilisées pour résoudre le traveling tournament problem, mais elle nous permet aussi de constater qu'un bon nombre des contraintes du problème québécois sont originales. Pour résoudre ce problème, nous avons formulé un modèle mathématique en nombres entiers que nous résolvons à l'aide du logiciel CPLEX. Notre modèle prend en compte des variables booléennes à deux indices qui vont nous permettre de d´eterminer l'endroit où a lieu chaque rencontre, la date à laquelle chaque rencontre va se jouer et les équipes qui vont jouer à domicile, à l'extérieur ou celles qui ne vont pas jouer à chaque date. Il a été testé sur deux instances fournies par la FQSE pour le football collégial et universitaire pour lesquelles nous avons pu facilement générer des calendriers optimaux. Une extension du modèle est ensuite proposée pour prendre en compte la distance parcourue pour chaque équipe. Ce nouveau modèle utilise des variables booléennes à deux et trois indices, le rendant ainsi plus intéressant que les modèles que nous avons pu trouver dans la littérature. Le modèle développé est capable de prendre en compte toutes les contraintes que nous avons pu rencontrer dans la littérature, mais il est aussi capable de traiter ensemble un bon nombre de contraintes originales. La flexibilité du modèle rend ses applications éventuelles nombreuses étant donné que des contraintes supplémentaires peuvent facilement être rajoutées en autant qu'elles s'écrivent comme une combinai- son linéaire des variables du modèle.  ABSTRACT: Several sport federations are confronted with the problem of tournament scheduling. The Fédération Québcoise du Sport Étudiant (FQSE) has the mandate to organize championship tournaments at the school, college and university levels in the province of Quebec and we have been asked to help them in scheduling their tournaments. We first compare their problem to a class of similar instances commonly known as the traveling tournament problem (TTP). In the TTP, the objective is to minimize the total traveled distance for all teams. Then we formulate a mathematical model for the problem in Quebec where the objective is to produce schedules with an optimal number of satisfied constraints. The constraints we consider are all given by the FQSE and the literature review shows that many of them are new. After having described in the literature review the different methods that have been used for solving the TTP, we propose an integer programming model and use CPLEX to solve it. The mathematical model uses boolean variables with two indices which indicate where and when each game is to take place, and which teams play at home, away or do not play in each round. The mathematical model has been tested on two instances given by the FQSE for college and university football. For both of them we can easily generate optimal schedules. In the last section, an extended model is presented to take into account the traveled distance for each team. This model uses boolean variables with two or three indices, which makes it more interesting when compared with what can be found in the literature. Our model is able to take into account the different types of constraints we have seen in the literature, but it can also handle a good number of original constraints. Its flexibility makes it easy to apply to several sport scheduling problems: we can add any constraint that can be written as a linear combination of the variables of the model. The main restriction is due to the fact that the more constraints a problem has, the more difficult it gets. In that case, a good solution would be to develop a heuristic algorithm.


identifier: Nguyen, V. H. (2010). Advances in composite right/left-handed transmission line components, antennas and systems  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les Métamatériaux (MTMs) électromagnétiques sont des matériaux artificiels qui présentent des propriétés remarquables non disponibles dans les substances naturelles. De récents travaux de recherche et de développement ont permis de démontrer des applications optiques et micro-ondes des MTMs, telles que des lentilles à super-résolution, des dispositifs d'invisibilité, de nouveaux filtres passe-bande, des coupleurs améliorés, des résonateurs et des antennes à ondes de fuite avec de nouvelles propriétés et performances. Avec la capacité à manipuler les ondes électromagnétiques se propageant par l'intermédiaire de leur support, les MTMs électromagnétiques pourraient devenir une clé importante des dispositifs et systèmes optiques, et micro-ondes de l'avenir.Cette thèse présente les dernières avancées des MTMs micro-ondes basés sur le concept des Lignes de Transmission Composites à Main Gauche/Droite (Composite Right/Left-Handed Transmission Line - CRLH TL). Les CRLH TLs sont des structures non-résonantes, constituées de la répétition périodique de série de condensateurs et d'inductances shunt très petits par rapport à la longueur d'onde guidée, qui ont une large bande et de faibles pertes pour les applications micro-ondes. De plus, les CRLH TLs planaires permettent une fabrication à faibles coûts en utilisant la technologie des circuits imprimés et un niveau élevé d'intégration avec les autres composants et systèmes. Ce travail constitue une contribution au développement de nouveaux composants, antennes et systèmes CRLH TL dans trois des classes d'applications spécifiques: onde guidée en régime harmonique, onde guidée en régime d'impulsionnel et onde rayonnée. Dans la première classe, un filtre passe-bande à large bande, un diviseur de puissance en série et des coupleurs à lignes couplées sont élaborés et vérifiés expérimentalement. La deuxième classe comprend un différentiateur et un émetteur à modulation par position d'impulsion. Dans la troisième classe, deux nouveaux concepts de recyclage de puissance améliorant systématiquement l'efficacité de rayonnement des antennes à ondes de fuite (Leaky-Wave Antenna - LWA) sont présentés, numériquement vérifiés par simulation électomagnétique et démontrés expérimentalement. Application de l'onde guidée en régime harmonique Le condensateur interdigital, généralement utilisé dans CRLH TLs, souffre d'une résonance transversale aux fréquences élevées à cause des courants en boucle formés entre ses doigts entrelacés. Cette résonance limite la bande passante des CRLH TLs. Pour cette raison, une nouvelle architecture de la CRLH TL basée sur le concept Métal-Isolant-Métal (MIM) a été proposée, caractérisée, démontrant sa capacité à supprimer complètement cette résonance transversale. La topologie MIM a les avantages d'être symétrique et de petite taille, tout en permettant d'exploiter pleinement la bande passante de la structure.  ABSTRACT: Electromagnetic metamaterials (MTMs) are engineered artificial materials that exhibit unusual properties not available in natural materials. Recent research and development have shown promising optical and microwave applications of MTMs such as super-resolution lenses, cloaking devices, bandpass filter, enhanced couplers,  resonators, and leaky-wave antennas with new properties and performance, to name a few. With the ability to manipulate electromagnetic waves propagating through its medium, electromagnetic MTMs are believed to hold an important key to many future optical and microwave devices and systems. This dissertation presents the most recent advances in microwave MTMs based on the Composite Right/Left-Handed (CRLH) transmission line (TL) concept. The CRLH TL based MTMs are non-resonant structures which are constituted of periodic repetition of series capacitors and shunt inductors with a unit cell's size much smaller than the guided wavelength and have favorable broadband and low-loss properties for microwave applications. In addition, planar CRLH TL-based MTMs permit a low-cost fabrication using printed circuit board (PCB) technology and a high level of integration with other microwave components and systems. This work contributes to the development of novel CRLH TL components, antennas and systems in three specific classes of application: harmonic regime guided-wave, impulse regime guided-wave and radiated-wave. In the first class, a wideband bandpass filter, an infinite wavelength series power divider and enhanced coupled-line coupler are developed and verified experimentally. The second class consists of a time differentiator component and a pulse position modulation transmitter system. In the third class, two novel power-recycling concepts to systematically enhance the radiation efficiency of Leaky-Wave Antennas (LWAs) are presented, verified numerically using electromagnetic simulation and demonstrated experimentally.  Harmonic regime guided-wave application The interdigital capacitor, generally utilized in CRLH TLs, suffers a transverse resonance at high frequencies due to loop currents forming between adjacent interdigitated fingers. This resonance limits the operating bandwidth of CRLH TL based MTMs. For this reason, an alternative CRLH TL architecture based on Metal-Insulator-Metal (MIM) capacitors was proposed, characterized, and demonstrated to completely suppress the transverse resonance. The MIM based CRLH TL topology has advantages of symmetric design and small size while allows full operating bandwidth. Based on the new architecture, a bandpass filter with tapered coupled resonators was designed and the achieved ultra-wide bandwidth confirms its operation. In addition, an infinite wavelength series power divider using the same MIM based CRLH TL architecture in a stripline configuration was proposed and fabricated.