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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 19-12-2008
Salah Abdelkrim
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Le travail de cette thèse est dédié aux problèmes de la gestion thermique de la pile à combustible PEMFC destinée au transport automobile. En effet, 50 % de l’énergie produite par la pile est transformée en chaleur. L’utilisation effective et optimale de la pile nécessite une bonne compréhension du champ thermique afin de contrôler les flux de chaleur qui la traverse. Dans la première partie de cette thèse, nous avons développé l’approche nodale, inspirée de l’analogie thermique-électrique, pour un cas de transfert couplé conduction-convection. Cette approche présente l’avantage d’une part, de présenter le phénomène thermique dans la pile à combustible sans avoir recours au couplage entre codes de calculs, et d’autre part, sa mise en œuvre pour le calcul intensif. Nous montrerons que les temps des simulations sont considérablement réduits. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons exploité l’approche nodale pour la régulation de la température de la pile. Nous avons obtenu un modèle d état qui révèle un lien bilinéaire entre la variable d’état représentée par la température et les entrées du système. Nous montrerons dans ce travail qu’il est possible de réguler par rétroaction la température de la pile à combustible autour d un point de fonctionnement choisi.
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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
/ 26-03-2008
Nouh Aiman
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Les pollutions sonores et par gaz à effet de serre ainsi qu une consommation de carburant en constante augmentation, impliquent de plus en plus le véhicule électrique (VE) au coeur des débats autour de l énergie. Le VE est l une des solutions préconisées, par les constructeurs automobiles et les organismes de recherche, pour remplacer peu à peu les véhicules classiques notamment dans les centres villes. Dans ce contexte, la simulation numérique générique, rapide et précise s impose comme le moyen incontournable dans la conception de VE de plus en plus performants et compétitifs. Ainsi ce travail de thèse a comme objectif principal de développer notre simulateur dédié aux VE et nommé ELEctric Vehicle Simulator (ELEVES). Il utilise un formalisme graphique nommé Réseau Dynamique Hybride à Composant (RDHC) pour extraire le système d équations. Le point fort d ELEVES réside dans le fait qu il permet à l utilisateur non seulement de construire et simuler un VE à partir de ses bibliothèques pré-établies, mais également de construire ses propres modèles. Un modèle dynamique du véhicule à trois degrés de liberté et une modélisation d un moteur synchrone à aimants permanents ainsi que son alimentation ont été construits à l aide d ELEVES. Afin d inclure la fonctionnalité de la commande du VE, nous avons adopté une démarche systémique à travers la représentation énergétique macroscopique (REM) du système. Ensuite, la structure maximale de commande (SMC) a été établie à partir de la REM globale du système dans l optique de contrôler la vitesse du véhicule.Enfin, trois architectures de VE ont été traitées afin de mettre en évidence quelques fonctionnalités d ELEVES et de montrer les étapes suivies lors de la réalisation de telles applications. Ces systèmes sont le VE à deux roues motrices d abord sans, puis avec la commande de la vitesse du véhicule et le VE à quatre roues motrices sans la commande de la vitesse du véhicule. La confrontation des résultats de notre outil avec ceux fournis par le logiciel Matlab/Simulink donne de très bonnes corrélations entre les deux outils.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 26-02-2008
Monticolo Davy
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Ce travail est fondé sur une approche organisationnelle pour la gestion des connaissances lors des projets de conception mécanique. Lors de ces travaux, nous avons pris en compte les aspects sociaux et coopératifs du processus de conception où les acteurs métier travaillent ensemble, créent, utilisent et partagent leurs connaissances pour atteindre le même objectif : le développement d un nouveau système mécanique. Quatre aspects ont été développés dans ce travail : l élaboration d un modèle organisationnel du processus de conception où sont représentés les rôles des acteurs métier, leurs compétences, leurs interactions ainsi que les connaissances qu ils utilisent et partagent tout au long des activités de conception. Ce modèle est un guide pour la capitalisation et la réutilisation des connaissances lors des projets de conception ; la définition d un modèle de mémoire organisationnelle, MemoDesign, fournissant un cadre pour la structuration et l indexation des connaissances à archiver lors des projets de conception ; la construction d une ontologie appelée OntoDesign permettant de manipuler les connaissances du domaine ; la conception et l implantation du système multi-agents "KATRAS" prenant en compte les aspects sociaux et coopératifs du processus de conception et chargé de la construction de mémoires de projet au fil de l eau des projets de conception mécaniques.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 08-11-2007
Merzouk Salah Eddine
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Les exigences des clients en termes de coûts et de délais étant en constante augmentation, l'optimisation des activités de production, de transport et de stockage simultanément est devenue un facteur clef dans la réussite d'une entreprise d'une manière particulière, et de toute la chaîne logistique d'une manière plus générale. En effet, la compétition mondiale a amené la plupart des sociétés industrielles à reconnaître la nécessité de prendre en considération la chaîne logistique entière pour réduire leurs coûts et augmenter leur réactivité face aux évolutions perpétuelles du marché. Notre étude s'intéresse particulièrement à l'optimisation du flux physique d'un seul type de produits échangé entre les sites d'une chaîne logistique "linéaire", composée d'un ensemble de sites manufacturiers organisés en cascade. Chaque deux sites qui se succèdent sont reliés entre eux par un seul transporteur dont la capacité de chargement est limitée et dont le rôle est d'acheminer les produits du premier vers le second site. L'objectif est de trouver la séquence des tailles de lots de livraison tout au long de la chaîne qui permet, d'une part de satisfaire les différentes contraintes du système, en particulier les délais imposés par le client final, et d'autre part, de minimiser le coût global induit par les différentes opérations de production, de stockage et de transport. Nous proposons alors un modèle mathématique de la structure de base de la chaîne linéaire qui est "le maillon logistique" et dont les composantes se résument à deux sites et leurs transporteur correspondant. Les propriétés mathématiques que nous avons démontrées pour ce modèle nous ont permis de développer une procédure efficace de Séparation Évaluation Progressive (SEP) qui permet de trouver la solution optimale en un temps très réduit. Le modèle proposé a été ensuite généralisé au cas de la chaîne linéaire. Les résultats obtenus précédemment ont pu être utilisés à différents niveaux et ont amené à développer une autre SEP "globale" (SEP-G). Les résultats expérimentaux effectués ont montré que la SEP-G permet de résoudre des problèmes de taille moyenne avec une préférence pour les problèmes où le transport est le plus important. Nous avons alors proposé un algorithme génétique afin de pouvoir traiter les problèmes pour lesquels la SEP-G devenait trop coûteuse en temps de calcul.
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Université de Franche-Comté, UFC, UTBM
/ 08-12-2008
Meignan David
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Un objectif de cette thèse est de fournir des outils d analyse, de conception et d implantation des approches métaheuristiques pour l optimisation combinatoire en les formulant dans le cadre des systèmes multi-agents. L accent est mis sur la potentialité de mise en oeuvre distribuée des approches et sur l utilisation de techniques d apprentissage permettant d adapter dynamiquement des méthodes de recherche. Dans le cadre de cette thèse nous proposons tout d abord, un framework organisationnel et multi-agent pour la modélisation de l implantation de métaheuristiques. Ce framework nommée AMF (Agent Metaheuristic Framework), introduit un modèle organisationnel de métaheuristiques qui donne un cadre d analyse de comparaison et de conception de différentes métaheuristiques. Ensuite, nous présentons une métaheuristique fondée sur la métaphore de la coalition, CMB (Coalition Based Metaheuristic), mettant en avant l intérêt d utiliser les systèmes multi-agents pour la conception de métaheuristiques. Dans cette métaheuristique, la recherche de solution est effectuée par un ensemble d agents regroupés dans une coalition. La structure de coalition permet d intégrer naturellement au système de résolution des aspects de distribution et de décentralisation du contrôle, de même que des procédés d apprentissage individuels et collectifs. L efficacité de notre approche est évaluée expérimentalement en traitant deux problèmes d optimisation combinatoire : un problème de tournées de véhicules et un problème de positionnement.
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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, UFC, UTBM
/ 06-12-2007
Mahdjoub Morad
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Nos travaux de thèse menés au sein du laboratoire Systèmes et Transports dans l équipe Ergonomie et Conception des Systèmes traitent de la conception de systèmes mécaniques centrée sur l utilisateur. Notre recherche est plus spécifiquement orientée vers l étude des systèmes mécaniques de type poste de travail. En effet, l une des problématiques actuelles pour les industriels est de pouvoir concevoir des postes de travail en adéquation avec la composante humaine et ceci dans le but d éviter l apparition de disfonctionnements qui sont aujourd hui matérialisés par des maladies professionnelles de type Troubles Musculo-Squelettiques (1ère maladie professionnelle déclarée en France et en Europe). Nous proposons pour cela d étudier la notion d usage (ou d utilisabilité) des produits industriels à travers l intégration de la discipline ergonomie dans le processus de conception. En effet, nos travaux bien que conduits dans le domaine des Sciences Pour l Ingénieur, spécialité Génie mécanique (60ème section du CNU), ont tenté de prendre en considération le point de vue du métier ergonomie à travers une approche pluridisciplinaire. Dans ce contexte, nous positionnons notre recherche dans les domaines du Design For Ergonomics (conception pour l ergonomie) et du Design For Usability (Conception pour l utilisabilité) qui s inscrivent plus globalement dans le Design For X (Conception en vue de X). Ainsi, notre objectif est de définir des méthodes et des outils qui visent à être intégrées au processus de conception de produit pour concevoir l usage par l intégration du métier ergonomie. Pour cela, à travers une première série d expérimentations menée dans le domaine de la fabrication d articles de maroquinerie de luxe, nous étudions successivement deux hypothèses de recherche. Notre première hypothèse de recherche introduit l idée que : concevoir l usage d un système mécanique, à l état numérique, équivaut à concevoir une interaction entre l utilisateur réel et ce système. Dans cette optique de recherche, nous étudions le domaine d application du prototypage virtuel qui présente aujourd hui une montée en puissance importante grâce à la généralisation des outils de simulation numérique dans le domaine de l ingénierie mécanique et de la conception. La deuxième hypothèse de recherche consiste à étudier la contribution de la réalité virtuelle, en tant qu outil de prototypage virtuel temps réel, pour concevoir la fonction d usage d un produit donc l interaction homme/produit numérique. Dans le cadre d une deuxième série d expérimentations conduites dans le domaine de l industrie automobile et de l agroalimentaire, nous étudions une troisième hypothèse de recherche. Cette troisième hypothèse de recherche suppose que la RV peut être utilisée pour concevoir de manière interactive le couple produit/usage plus tôt dans le processus de conception et notamment durant la phase d études préliminaires. Dans un souci de généralisation de nos résultats expérimentaux, nous avons émis différentes limitations à nos résultats. Ces dernières nous ont amené à considérer l intégration de la réalité virtuelle dans le processus de conception à travers la définition d activités de conception. Nous proposons ainsi une quatrième hypothèse de recherche : la réalité virtuelle peut être intégrée, de manière structurée, au processus de conception et de développement de produits centré sur l homme . Notre contribution finale, basée sur le retour d expérience de l ensemble des expérimentations présentées, introduit donc une méthodologie originale de Conception de l Usage assistée par Réalité Virtuelle (CURV). La première originalité de nos travaux est de proposer l application de notre méthodologie à tous les stades de la conception mettant en jeu des maquettes numériques (ou prototype virtuel). Nous introduisons pour cela la notion de point de rencontre virtuel qui permet de soutenir la collaboration et l intégration des différents métiers dans la conception. La méthodologie CURV définit de manière structurée l impact des outils de RV durant le processus de conception du produit et de l usage associé. Ainsi, nous avons défini les acteurs de la conception touchés par les simulations en RV du prototype virtuel et de l usage associé mais aussi le contexte d action pour les concepteurs à travers la définition de rôles qui peuvent leur être assignés lors des simulations en RV. Nous proposons ainsi trois activités de conception mettant en oeuvre les outils de RV, dans le cadre de la méthodologie CURV, qui sont l analyse ergonomique qualitative du couple produit/usage en RV, l évaluation ergonomique quantitative du couple produit/usage en RV et la conception en RV du prototype virtuel et de l usage associé. La première activité de conception en RV propose d évaluer, de manière immersive et interactive, le couple produit/usage sur la base de commentaires subjectifs (aspects qualitatifs de l usage). La seconde originalité de nos travaux est de proposer une deuxième activité de conception, supportée par la RV, qui intègre des outils d analyses ergonomiques quantitatifs de l usage pour compléter les recommandations qualitatives déjà obtenues. La troisième originalité de nos travaux réside dans la troisième activité de conception en RV qui consiste à modifier de manière interactive et en temps réel le prototype virtuel lors des simulations en RV en fonction des évaluations ergonomiques (objectives et subjectives) précédentes. Pour cela, nous avons développé un module d assemblage en RV, de type CAO, qui permet à l ingénieur mécanicien de modifier dans une certaine limite l architecture du poste de travail virtuel. Un retour direct, des modifications apportées lors des simulations en RV, au niveau du modèle CAO natif est réalisé grâce au couplage des outils de RV et des outils de CAO paramétrée ce qui diminue en partie les problèmes d interopérabilité. Nous assurons finalement une continuité dans l évolution du prototype virtuel au cours de sa conception. En effet, les paramètres modifiés sur le prototype virtuel sont stockés dans un outil de conception collaboratif de type PLM et peuvent être réutilisés, par la suite, par d autres acteurs de la conception, assurant ainsi une mise à jour permanente des données du produit.
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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, UFC, UTBM
/ 07-07-2007
Gaud Nicolas
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Cette thèse propose un guide méthodologique pour l'analyse, la conception, l'implantation et la simulation des Systèmes Multi-Agents Holoniques (SMAH). Ce type de système repose sur une structure hiérarchique auto-similaire, une structure gigogne où les agents sont composés d'agents. La brique de construction de tels systèmes est nommée Holon. Un holon est une entité qui, selon le niveau d'observation, peut être vu, soit comme une partie composante d'un élément de niveau supérieur, soit comme un tout composé d'autres holons. Les SMAH sont utilisés pour analyser les systèmes considérés comme complexes. Ces derniers exhibent généralement une structure hiérarchique où le système est composé de sous--systèmes qui, à leur tour, ont leurs propres sous-systèmes. L'approche adoptée dans cette thèse consiste à exploiter la nature intrinsèquement hiérarchique des systèmes complexes pour les analyser et les modéliser. Afin de concevoir des modèles modulaires et réutilisables, une approche organisationnelle est adoptée. Le principe de l'analyse repose sur l'identification d'une hiérarchie d'organisations, dont le comportement globale est en mesure de représenter le système selon une certaine perspective. Les comportements du système sont récursivement décomposés en un ensemble de sous-comportements en interaction, chacun d'entre eux étant à son tour décomposé jusqu'à atteindre un niveau où les comportements correspondants peuvent être considérés comme élémentaires. A un niveau donné, le comportement composé est représenté par une organisation, et les sous-comportements associés par des rôles. Cette hiérarchie d'organisations est ensuite projetée sur une holarchie (hiérarchie de holons) en charge de lui donner vie et d'exécuter les comportements qui la composent. En sus de la modélisation des systèmes complexes, cette thèse aborde également les problématiques liées à leur simulation. Simuler précisément de tels systèmes requiert généralement d'importantes ressources de calcul. La simulation multi-niveaux permet d'obtenir un compromis entre la précision de la simulation et les ressources de calcul disponibles. L'approche défendue dans ce manuscrit exploite les propriétés des SMAH pour concevoir un modèle de simulation multi-agents multi-niveaux, lequel est ensuite appliquée à la simulation de piétons en environnements urbains visuels.
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