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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 09-12-2008
Oughdi Mustapha
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Le contrôle de la congestion dans les réseaux mobiles dépend de la répartition spatiale et temporelle du trafic. Lorsque la congestion est localisée dans le temps, la tarification est un moyen incitatif efficace pour la redistribution temporelle de la demande. L’objectif est de proposer un modèle de tarification planifiée pour l’optimisation de l’utilisation des ressources du réseau. Le calcul des nouvelles grilles tarifaires se base sur un modèle de comportement des clients. En plus de la modélisation du comportement, l’étude prend en compte la diversité des propriétés de la demande et au dimensionnement non homogène des cellules. Un enjeu de cette étude est alors de montrer dans quelle mesure une grille peut s appliquer à tout ou une partie du réseau et l influence de ce choix sur la décongestion des ressources. Les travaux fondamentaux effectués s appuient d abord sur des probabilités pour modéliser le comportement du client, puis sur des méthodes statistiques, d’analyse de données et de classification automatique pour identifier les propriétés pertinentes des cellules du réseau, et enfin sur des méthodes de partitionnement de graphe pour formaliser le problème de découpage spatial du réseau. Un travail sur les méthodes d’optimisation approchée basées sur la recherche locale et les algorithmes génétiques est réalisé pour l optimisation de l’utilisation des ressources et pour le découpage spatial du réseau. Une étude a été menée sur l’optimisation robuste où l’incertitude sur les données d’entrée du problème est appréhendée par l’examen de la stabilité du modèle vis-à-vis de perturbations sur les données.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 08-12-2008
Gondran Alexandre
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Le problème de planification de réseaux WLAN consiste d'une part à positionner et à paramétrer des antennes dans un bâtiment et d'autre part à leur affecter une fréquence afin d'offrir aux clients un accès sans fil au réseau local. Le réseau ainsi construit doit répondre à des critères de couverture et de qualité de service, tout en minimisant le coût financier. Notre modélisation est basée sur le calcul du débit réel offert en chaque point de demande de service du réseau. Nous montrons que ce critère de débit réel permet une modélisation complète de la qualité de service car il unifie les critères habituels de couverture, de gestion des interférences et de capacité. Notre optimisation traite simultanément le problème de placement des points d'accès et le problème d'affectation de fréquences par un algorithme Voisinages Variables Aléatoires VVA : à chaque itération de cette recherche locale le type de voisinage est tiré au hasard. Cet algorithme est très modulaire et permet facilement de combiner les deux sous problèmes (placement et affection). Ces travaux ont donné lieu à des collaborations et partenariats industriels : logiciel de planification globale des WLAN avec Orange Labs et solutions de planification séquentielle avec la start-up Trinaps. Enfin nous approfondissons la modélisation du problème en explicitant les liens entre le calcul du débit réel et les SINR. Dans une première étape, nous montrons que les contraintes de seuil sur les SINR induisent un problème de T-coloration de graphe (condition nécessaire). Pour obtenir une équivalence rendant compte des interférences multiples, une généralisation du problème de T-coloration pour les hypergraphes est introduite. Dans une seconde étape, nous définissons un algorithme déduisant les seuils de SINR à partir des contraintes sur les débits réels. Cette nouvelle modélisation est la base de nos développements futurs.
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Université de Franche-Comté
/ 08-12-2008
Benmessai Karim
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Les oscillateurs les plus stables au monde sont ceux utilisant un résonateur saphir placé à basse température. Dans ce cas, le résonateur est utilisé en mode passif et l’oscillation est entretenue par un amplificateur placé à température ambiante. Pour atteindre des stabilités ultimes, ce dispositif doit être complété par plusieurs asservissements afin de pallier les dérives de phase et d’amplitude du signal dans la boucle d’oscillation. Ce type d’oscillateur est donc encombrant et difficile à mettre en œuvre dans des applications de terrain. L’objectif de cette thèse est de valider un autre principe d’utilisation du résonateur saphir : le MASER à modes de galerie. L’idée cette fois est de mettre à profit la présence d’impuretés paramagnétiques dans le cristal de saphir pour obtenir un effet MASER autoentretenu. L’ensemble du dispositif est maintenant dans le même ensemble physique, à savoir le résonateur saphir et l’amplificateur placés à basse température. Le principe du MASER à modes de galerie a été démontré à l’aide de résonateurs saphir de type HEMEX, contenant des impuretés du type Fe3+. Son principe est fondé sur le MASER à trois niveaux d’énergie sans champ magnétique dc. En pompant les ions au moyen d’un mode de galerie à une fréquence de 31 GHz, une oscillation peut être obtenue via un autre mode de galerie à 12,04 GHz. Le niveau de puissance maximal obtenu à la sortie du résonateur est de 6•10−9 W (dix mille fois supérieur à celui d’un Maser H) pour une concentration ionique de quelques 10 ppb. Des mesures sur l’instabilité relative du MASER, pour des niveaux de puissance de l’ordre de 10−12 W, ont montré que cet oscillateur n’est limité à court terme que par le bruit thermique, y(<10 s)=2•10−14−1/2. Une autre expérience comparant le Whigmo à un oscillateur saphir cryogénique (OSC) à l’état de l’art a montré que le MASER présente une instabilité inférieure à quelques 10−14 à court terme. Ce travail suggère que le MASER fonctionnant à une puissance de 6•10−9 W pourrait présenter des niveaux d’instabilité à court terme de 10−16−1/2. En conclusion le MASER saphir cryogénique à mode de galerie est un oscillateur alliant les performances des OSC classiques et une extrême simplicité et pourrait à terme remplacer les OSC.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 04-12-2008
Marsala Giuseppe
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Le sujet de thèse traite de la modélisation d’un système d’énergie avec piles à combustibles (PàC) de type PEMFC destiné à être intégré dans les véhicules électriques. Le but recherché par la réalisation de cet émulateur (objet matériel qui a le même comportement qu’un système réel) est de développer des lois de commande assurant un bon fonctionnement du système PàC. Après une étude bibliographique sur les différentes modélisations de coeur de Pile à Combustible (PàC), le choix d’un convertisseur de type Buck a été retenu et mis en oeuvre pour l’émulateur. L’originalité de ce travail réside dans la prise en compte de toutes les auxiliaires du système PàC. Les auxiliaires ont été introduites sous forme Hardware In the Loop (HIL). Pour cela l’environnement DSPACE a été utilisé. Plusieurs lois de commande et de contrôle ont été étudiées et mises en oeuvre. L’émulateur a été conçu avec une large bande passante. Le contrôle de la tension est réalisé avec la technique « State Variable Feedback », qui est capable de fixer correctement les pôles du système à boucle-fermé afin d’assurer la bande passante souhaité et le comportement à régime permanent. Le cas particulier de la gestion de l’air a été largement développé et a permis de valider le principe d’émulation retenu. En effet, différentes stratégies de commande (static feedforward, PI) ont été étudiées et comparées en utilisant une nouvelle stratégie de commande basée sur les réseaux neuronaux. Cette dernière repose sur le principe d’inversion de la relation entre la vitesse de rotation du compresseur et le coefficient de « oxygen excess ratio », dont la régulation est d’importance capitale pour éviter l’appauvrissement en oxygène de la membrane. Contexte : ce sujet est proposé dans le cadre partenariat avec Centre National de Recherche (CNR) d’Italie. Mots Clés: Système Pile à Combustible, Pile à Combustible de type PEM (Proton Exchange Membrane), Buck Convertisseur, Emulateur, Véhicule Electrique (VE), Réseaux de neurones.
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Université de Franche-Comté
/ 03-12-2008
Quinard Cédric
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Le procédé de Moulage par Injection de Poudres Métalliques (MIM) permet la réalisation de composants métalliques de formes complexes. Ce procédé se soustrait à d’autres procédés de fabrications plus complexes et plus couteux pour la production de pièces en moyennes et grandes séries. Les travaux de thèse ont permis d’apporter des contributions au niveau des méthodologies d’élaboration de mélanges dédiés au MIM et au μMIM avec des poudres de granulométries fines (5 μm) pour plusieurs nuances (acier inoxydable, fer et fer/nickel). Ces travaux ont aboutis à l’élaboration et la caractérisation des mélanges, la maîtrise des étapes d’injection, de déliantage et de densification et à l’obtention de micro-composants métalliques exempts de défauts. Une base de données expérimentale comportant des informations sur les paramètres procédés et les conditions opératoires a été construite. Une partie de ces travaux a fait partie d’un contrat de recherche avec transfert industriel en partenariat avec la société Paul Wurth S.A. (Luxembourg). D’un point de vue numérique, les contributions portent sur l’identification d’une loi de comportement de poudres de fines granulométries et la simulation de l’étape de densification appliquée aux cas de microcomposants pour prédire les dimensions et la densité finale.
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Université de Franche-Comté, Université de Technologie Belfort Montbéliard (UTBM)
/ 03-12-2008
Bouquain David
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Les véhicules électriques et hybrides sont constitués de différents composants et organes : la (ou les) source d énergie, son stockage et sa conversion, la (ou les) motorisation, la transmission mécanique et/ou électronique (pour les véhicules complètement électriques), la commande et la gestion des différents composants (outils de commande, cartes électroniques, bus véhiculant la puissance et l information) Chaque organe possède sa propre physique mais également une dynamique appropriée. Il constitue à lui seul un sous système nécessitant ainsi une approche de modélisation et de simulation bien particulière. La première partie présente un état de l art des solutions électriques et hybrides existantes en prenant comme base le véhicule à combustion interne classique placé dans son contexte environnemental. Les différents moyens de stockage de l énergie électrique sont exposés et comparés. Un des objectifs était le développement d un outil de dimensionnement énergétique intégré et modulaire, basé sur des modèles physiques dont la précision est à plusieurs niveaux selon l usage. Cet outil doit servir à terme à l optimisation, au dimensionnement et à la conception des architectures hybrides par une approche de prototypage virtuel. La mise en place de bancs d essais modulaires a permis d évaluer différentes technologies dans le domaine des motorisations électriques et hybrides. De plus, ces outils ont permis de valider des modèles numériques des composants ainsi que les lois de gestion d énergie. La dernière partie montre les nombreux résultats de simulations et d expérimentations obtenus validant ainsi nos méthodes de conception et de modélisation.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 02-12-2008
Hlioui Sami
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Dans le cadre de la motorisation électrique des véhicules dits propres (tels que les véhicules hybrides) où le cahier des charges est difficile à satisfaire, une dizaine d équipes dans le monde prospectent des topologies de machines synchrones qui permettraient de combiner la souplesse de fonctionnement de la machine synchrone à excitation bobinée aux avantages de la machine synchrone à aimants permanents. Parmi ces structures, nous trouvons la Machine Synchrone à Aimants Permanents à Concentration de Flux et à Double Excitation (MSAPConFDE) qui fait l objet des travaux de recherche présentés dans cette thèse réalisée dans le cadre d une coopération interuniversitaire entre le laboratoire SET de l Université de Technologie de Belfort-Montbéliard et le laboratoire SATIE de l Ecole Normale Supérieure de Cachan. On s est intéressé, en premier lieu, à l étude par la méthode des éléments finis de cette structure. Les modèles prennent en compte l aspect tridimensionnel de la MSAPConFDE, l anisotropie du feuilletage et la saturation magnétique. Ils ont permis d approfondir la compréhension des phénomènes qui régissent le fonctionnement d une telle structure et d analyser les différents trajets de flux. En second lieu, des modèles réluctants ont été établis. Les trajets de flux tridimensionnels, la saturation magnétique et les différents trajets de fuites ont été pris en compte. Finalement, ces modèles ont été exploités dans une démarche de pré-dimensionnement optimal basée sur l algorithme génétique. Les résultats obtenus nous encouragent à enrichir l outil de pré-dimensionnement par de nouveaux modèles de machines synchrones et par différents algorithmes d optimisation.
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Université de Franche-Comté
/ 26-11-2008
Grossard Mathieu
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Lorsqu'on applique une réduction d'échelle aux systèmes mécatroniques habituellement rencontrés dans le macromonde, la miniaturisation n'est possible que si elle est accompagnée d'une intégration fonctionnelle de ces systèmes. Cette tendance générale pousse les microsystèmes à posséder une densité fonctionnelle de plus en plus importante, qui les fait converger progressivement vers le concept d'adaptronique. L'objectif de cette thèse est de développer une nouvelle méthode de synthèse optimale de Structures flexibles monolithiques, pour permettre la conception d'actionneurs intégrés. Notre méthode de synthèse est basée sur l'agencement optimal de blocs flexibles élémentaires grâce à un algorithme génétique multi-critères. Ces blocs flexibles sont de type treillis de poutres et décrits par une méthode aux éléments finis. Ils peuvent être passifs ou rendus actifs par effet piézoélectrique inverse, permettant ainsi l'intégration de la fonction d'actionnement au sein même de la structure du mécanisme. En outre, une représentation dynamique du comportement entrée(s)-sortie(s) de ces mécanismes flexibles permet la prise en compte dans la méthode d'optimisation, dès la phase amont de conception, de nouvelles spécifications permettant de garantir certaines performances lors de la commande ultérieure des systèmes ainsi synthétisés. Enfin, un prototype de micropince piézoélectrique monolithique est conçu de manière optimale grâce à l'outil logiciel développé : les tests expérimentaux effectués permettent de valider la démarche de conception mécatronique dans son ensemble, depuis l'étape amont de l'étude complète de sa topologie, jusqu'à l'étape finale de sa commande robuste en boucle fermée.
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Université de Franche-Comté, Université Mouloud Mammeri (Algérie)
/ 26-11-2008
Belkhir Abderrahmane
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Cette thèse constitue un ensemble de travaux et de réflexions sur la question de la modélisation des applications électromagnétiques en nano-optique en utilisant la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD). Dans un premier temps, des codes FDTD bidimentionnels pour le calcul de bandes interdites photoniques ont été mis en oeuvre. Ces algorithmes tiennent comptes de la dispersion des métaux nobles dans la gamme optique décrite par le modèle de Drude ou de Drude-Lorentz. Ces programmes FDTD permettent de tenir compte de la propagation soit dans le plan perpendiculaire au plan d’invariance (appelé "cas dans le plan" ou "in-plane" en anglais) pour les deux polarisations TE et TM ainsi que le cas d’une propagation quelconque hors du plan (ou off-plane). Plusieurs diagrammes de bandes sont calculés et présentés pour les structures carrées et triangulaires dans les cas diélectriques et métalliques. Ensuite, nous avons implémenté un code BOR-FDTD, basé sur la discrétisation des équations de Maxwell exprimées en coordonnées cylindriques, pour la modélisation des guides d’ondes (ou d’autres objets) à symétrie de révolution. Les conditions absorbantes PML pour décrire l’espace libre sont intégrées à la BOR-FDTD ainsi que les deux modèles de Drude et de Drude-Lorentz. Des simulations ont été effectuées pour le calcul de modes propres de guides d’ondes coaxiaux et cylindriques sub-longueurs d’ondes faits en métal parfait et en métal réel (argent par exemple). Les résultats montrent la possibilité de guider des signaux optiques sans beaucoup de pertes dans un guide coaxial fait en argent de dimensions sublongueur d’onde. Ce dernier résultat est original et constitue une très importante avancée dans le domaine de la "nanoconnectique" en optique, plus particulièrement pour l’optique intégrée. Puis, un autre code numérique FDTD-3D a été élaboré pour la modélisation des structures périodiques (type cristaux photoniques tridimensionnels) éclairées en incidence oblique. Ce code intègre aussi les couches absorbantes PML ainsi que les modèles de dispersion de Drude et de Drude-lorentz. Les résultats obtenus sont comparés à ceux issus d’autres modèles théoriques. Les applications de ce code à l’étude de radôme, à l’excitation du mode TEM de la structure métallique à ouvertures annulaires et aux calculs des spectres d’extinction Raman montrent l’efficacité de la FDTD pour la modélisation de telles structures.
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Université de Franche-Comté
/ 25-11-2008
Imbaud Joël
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Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur l’amélioration des sources ultra-stables de fréquences dans le domaine des temps courts (typiquement inferieurs à une minute). Deux voies d’investigations ont été explorées : la première concerne l’évaluation des potentialités des matériaux de la famille de la langasite (LGS). Une classification des coefficients de qualité (Q) des matériaux LGS et langatate (LGT) en fonction de leurs provenances a été mise en évidence. Les premiers prototypes de résonateurs à ondes de volume ont été réalisés dans un cristal de LGT à fort Q. A cette occasion un procédé de fabrication spécifique a été mis au point. Une électronique d’oscillateur et un packaging thermique adaptés aux caractéristiques de ces résonateurs ont été développés. Enfin, ces premiers prototypes d’oscillateurs ont été caractérisés en terme de stabilité temporelle et de vieillissement. La seconde voie exploratoire concerne la mise en place d’un ensemble expérimental permettant la réfrigération d’oscillateurs à résonateurs à ondes de volume à des températures inférieures à celles de l’hélium liquide (4,2K). Pour cela, des résonateurs en quartz de coupe SC et LD, et en LGT de coupe Y, ont été caractérisés à basses températures. Une campagne de mesures systématiques a révélé des coefficients de qualité exceptionnels pour certains modes de vibration. Par ailleurs, différents modèles de transistors ont été testés et l’une des références testées a été modélisée simplement, à température cryogénique. Deux premiers prototypes d’oscillateurs à résonateur à quartz de coupe SC ont été développés puis testés à basses températures. Il en résulte les toutes premières caractérisations en termes de stabilité temporelle.
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