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Modélisation et commande d’un système éolienne
Ce travail vise principalement à apporter une contribution à la modélisation, le contrôle et l’optimisation d’un système à énergie renouvelable basé sur l’énergie du vent en utilisant les techniques de commande et d’optimisation modernes. Après la modélisation de la chaîne de conversion d’énergie éolienne complète avec exploitation de la commande MPPT, deux types de contrôle ont fait l’objet de l’analyse pour le contrôle de couple électromagnétique: la commande On-Off et la commande par mode glissant. D’après les résultats de simulation obtenus, la commande On- Off présente de meilleures performances pour un système invariant. Dans le cas où le système est soumis à des variations paramétriques, deux stratégies de contrôle sont apparus comme concurrentielles à la technique de contrôle On-Off à savoir la commande On-Off floue et la commande par mode glissant floue. Les résultats obtenus mettent en évidence l’efficacité des stratégies de commande proposées en terme de robustesse. Afin d'extraire la puissance maximale du SCEE, l'objectif de contrôle peut être formulé comme un problème d'optimisation, et il existe une certaine difficulté à trouver les paramètres du contrôleur. Pour atteindre notre objectif, nous avons opté pour les algorithmes d'optimisation multi-objectifs: MOPSO et POGWO. L’amélioration des résultats obtenus en simulation a été validée comparativement aux travaux des articles cités en bibliographie. Voir les détails
Mots clés : MPPT, Commande On-Off, Mode glissant, logique flou, optimisation, Machine électriques triphasés, Les algorithmes de contrôles, Eolienne, GACE
Etude et Simulation des propriétésoptoélectroniques des lasers à puits quantiques
Ce travail porte sur la modélisation de la structure laser à base d’hétéro-structure àpuits quantique de matériaux semi-conducteur II-VI Cd1-xZnxTe /ZnTe. L’objectif est d’étudierla faisabilité d’un laser fonctionnant en continu pour des longueurs d’ondes courtes du spectrevisible, et cela en optimisant les paramètres importants du laser qui sont le gain optique et ladensité du courant de seuil. A cet effet, nous avons procédé à une étude détaillée de l’ensembledes propriétés du système à puits quantique à base de Cd1-xZnxTe /ZnTe. Nous avonscommencé par présenter les propriétés structurales et de bandes des matériaux semiconducteursde composés binaires II-VI II-VI: ZnTe, CdTe, ainsi que le calcul de différentespropriétés physiques de son alliage ternaire Cd1-xZnxTe, ensuite nous avons déterminé l’énergiede quantification et de transition des hétéro-structure Cd1-xZnxTe/ ZnTe en mettant enconsidération l’effet de la contrainte. Par la suite nous avons calculé le gain optique enfonction de plusieurs paramètres , afin d’obtenir un gain optique maximale dans les émissions(600, 580 et 560 nm) dans la région d’orange, jaune ,vert dans le spectre électromagnétique ,ainsi que la détermination de la densité de courant de seuil . Voir les détails
Mots clés : laser, Puits quantique, CdZnTe, ZnTe, semi-conducteur II-VI
ETUDE DE LA REACTION D’UN GUIDE DE LIGNE D’ARBRE SOUMIS A UNE SURCHARGE SOUDAINE
During the last decades, technological development has been directed towardsimproving the performance of mechanical systems to preserve the environment, lighten theinstallations and reduce their production costs. The aeronautical field has particularlyexperienced a significant development concerning the air conditioning systems in aircraft.The key component of these systems is the turbomachinery operating in rotation byaerodynamic bearings. Actually, in flight of the aircraft, these bearings may submit to suddenoverloads due to take-off, landing, turbulence or air holes, which can lead to dysfunction ordamage to these systems. The present work concerns the theoretical study of the dynamicbehavior of air foil bearings subjected to sudden external overloads. It is thus a question oftreating the case of an air bearing constituted of a flexible corrugated foils bearing housing(bumps) supporting a rigid rotor. In order to avoid any possible dry contact between the rotorand the housing, due to sudden or severe external excitations, these foils tend to be deformedby widening the reduced air film thickness. As for numerical modeling, starting from thehypothesis of the mechanics of thin viscous films and the mechanics of continuous media, thedynamic behavior of the air is given by the compressible Reynolds equation. The study of thedynamic behavior of air foil bearing is carried out by modeling three different parts: the air,the rotor and the structure. The fluid behavior is expressed by the unsteady Reynoldsequation, the movement of the rotor is obtained by the fundamental law of dynamics and thedeformations of the structure are determined by a simplified mechanical approach. Thetemporal dynamic problem can be solved using the Verlet algorithm which reducescomputational errors. This algorithm obviously includes the nonlinear air-structure interactionby applying finite difference discretization in implicit scheme and Newton Raphson’s method.The stability of the rotor without external excitations and the convergence of calculations tovalidate the program, are presented. In theory, different cases of external excitation areintroduced to the algorithm to see their effect on the trajectory and on the temporal behaviorof the rotor. Finally, a parametric study combining the influence of external excitations,operating conditions and stiffness of the flexible structure all on the operation stability anddynamic behavior of air foil bearing is presented. Voir les détails
Mots clés : Air foil bearing, elasto-aerodynamic, dynamic behavior, external excitations, compliance, rotor stability
Amélioration de la Qualité du Réseau Electrique à l’Aide deCompensateurs Actifs
This thesis falls within the framework of harmonic depollution of the low voltage electrical networks usingan active power compensators, this pollution is caused by the unlimited use of non-linear loads. The causes, theeffects of these harmonic disturbances and the international standards imposed to protect the consumers againstthese disturbances are presented. Also, several traditional and modern solutions against the harmonic pollution arepresented. We have focused our study on the development of the control techniques of shunt active power filter, Forthis reason, we have based on the development of methods for determining harmonic reference currents based on amultivariable filter (MVF), These new methods are able to correctly extract the reference harmonic currentsnecessary to control the SAPF, after that, we have implemented the modified (p-q) method on the power active filterin order to carry out a global active compensation of the harmonics currents, the behavior and quality of filtering ofthe APF are evaluated with two kinds of electric loads, with different types of electrical network and with aphotovoltaic power source. Then, we have developed two harmonic selective identification methods based onmultivariable filter, which are implemented in real time, in order to realise a selective active compensation ofspecific harmonic currents under low DC link voltage, this work was closed by an experimental validation of anactive power filter (APF) fed by a PMSG-based wind system, for this we implemented three controllers to controlthis system, which are the predictive current controller, Type-2 fuzzy logic controller, and an ANFIS controller. Theexperimental results obtained show that this system is capable of compensating for harmonics and reactive power,and also injected active power into the electrical network. Voir les détails
Mots clés : Harmonic pollution, APF, MVF, global active filter, selective active filter, wind system, PMSG
Elaboration et caractérisation tribologique des dépôts composites à matrice métallique projetés thermiquement sur composites à matrice polymère
Les matériaux composites à matrice polymères CMP renforcés par des fibres de carbone sont très compétitifs grâce à leurs propriétés mécaniques et à leur une légèreté. Ceci, résulte par des modules et des résistances spécifiques supérieures à ceux des matériaux métalliques. Néanmoins, ils demeurent sensibles à l’usure et surtout aux impacts répétés des particules, d’où leur nécessité d’être protégés. Les procédés de projection thermique sont depuis quelques temps utilisés pour améliorer les propriétés de surface de ces composites à matrice polymère. Cependant, une mauvaise adhérence et une dégradation mécanique et thermique sont généralement constatées. Cette thèse s’inscrit dans le contexte de la protection des CMP, par le biais de dépôts réalisés par projection thermique avec un minimum d’impact sur le substrat. L'objectif principal de ce travail de thèse est d'étudier l'effet de la modification de la surface supérieure d’un substrat CMP sur la déposition d’une couche d’accrochage métallique qui permettra par la suite de déposer des couches de protection. Les CMP ont été élaborés avec différentes couches supérieures : couche en époxy pure, couche chargée en poudre de cuivre pur, couche chargée en mélange de poudre de cuivre et d'acier inoxydable et enfin une couche de tissu d'aluminium. Les couches surfaciques d’échantillons CMP ont été mises en œuvre pendant le processus de moulage sous-vide. La projection à l’arc a été utilisée pour déposer une sous-couche d’accrochage de zinc sur les CMP. Dans un deuxième temps, une étude a été abordée sur la faisabilité d’un revêtement à matrice métallique anti-usure par projection thermique à l’arc électrique FeCrNiBSi– W–Ti C et par cold spray Al-Al2O3. Des dépôts de sous-couches d’accrochage ont pu être obtenus et optimisés, sans dégradation thermique ou mécanique du composite. Dans le but de contrôler la qualité des revêtements obtenus, ces derniers ont subi une série de tests de caractérisation. Nous citons notamment l'adhérence, les propriétés mécaniques, la porosité, la microstructure, la morphologie et les faciès de rupture. Une fois optimisés, ces échantillons sont utilisés pour le dépôt des revêtements anti-usure et ont été évalués par le biais d’essais tribologiques et comparés au substrat sans revêtement. Voir les détails
Mots clés : Composite à matrice polymère, dépôt métallique par projection thermique, tribologie, adhérence
Effet de la cinétique de précipitation sur la résistance à la corrosion de l’acier inoxydable duplex 2205 et de l’alliage d’aluminium 2000
This thesis is subdivided into two main parts. First, the influence of the microstructure of the AA2214-T6 aluminum alloy on the morphologies and electrochemical properties of anodic alumina oxide films was investigated. (AAO) formed, and then to see if the heat treatment T4 brought to the AA2214 alloy brought improvements in term of the morphologies of (AAO) and in term of resistance to the corrosion of the anodic alumina oxide films .Secondly, we orientate this work to correlate the pitting potential (Epit) evolution with the kinetics of σ phase precipitation in the 2205 duplex stainless steel aged at 850°C after solution treatment at 1150°C. The potentiodynamic polarization curves indicate a reduction of the pitting corrosion resistance with the aging time, which is revealed by a decrease in the Epit values from 0.65 to 0.40 VSCE. Thus, Epit values are used to determine the kinetics parameters of the σ phase precipitation. The experimental transformed fraction agrees well with the one calculated by using the modified Kolmogorov–Johnson–Mehl–Avrami equation with an impingement parameter c = 0.6. Voir les détails
Mots clés : Kinetics, KJMA, Pitting corrosion, Potentiodynamic polarization, sigma phase precipitation, Aluminum alloy, (AAO) anodic alumina oxide, porous structure, T4, EIS
Etude du composrtement à l'endommagement des materoaux composites stratifiés
Dans ce travail, plusieurs composites stratifiés à matrice époxyde ont fait l’objet d’une étude expérimentale dans le but de déterminer l’influence de certains paramètres tels que, le type de renforts, la séquence d’empilement et l’hybridation sur le comportement mécanique et dynamique amortissant. Une étude détaillée est d’abord menée pour déterminer les propriétés mécaniques des différents composites stratifiés, en traction statique et en flexion 3-points. Les résultats obtenus ont été analysés et comparés à ceux trouvés par la méthode ultrasonore. Des observations microscopiques au microscope optique et au microscope électronique à balayage (MEB) des faciès de rupture des différentes éprouvettes ont été présentées et les modes d’endommagement ont été analysés. Ensuite, une analyse du comportement dynamique, en utilisant la méthode d’analyse dynamique mécanique (DMA) et la méthode d’analyse modale expérimentale (EMA), est mise en place pour identifier les propriétés viscoélastique et dissipatives des différents matériaux. Enfin, l’utilisation de la méthode d’analyse modale et la méthode ultrasonore (propagation des ondes de Lamb) pour la détection de la présence d’endommagement a permis d'éclairer le lecteur sur la sensibilité de ces deux méthodes d’analyse, et de mettre en évidence l’évolution des propriétés mécaniques de la structure composite en fonction du niveau de dégradation. Voir les détails
Mots clés : Composites stratifiés, Comportement viscoélastique, Interface, vibrations, Analyse modale, amortissement, Cohésion, endommagement
Utilisation des Méthodes Variationnelles et des Équations d’Évolution en Traitement d’Images
Le travail mené dans le cadre de cette thèse porte, essentiellement, sur la segmentation etla restauration des images par les techniques basées sur l’évolution de courbes, les equations aux dérivées partielles (EDP) et le calcul variationnel. Notre intérêt s’est porté sur la représentation implicite des courbes via les ensembles de niveaux. Plusieurs avantages découlent de l’utilisation d’une telle représentation, elle présente moins de contraintes sur la géométrie des objets à segmenter (peuvent être irréguliers c.-à-d. avec de fortes courbures). De plus, elle permet un changement automatique de la topologie en cours d’évolution.Pour amorcer ce travail, nous nous sommes penchés, en premier, sur la famille des contoursactifs paramétriques. Par la suite, nous avons étudié les contours actifs implicites basés contour et ceux basés région. Une attention particulière a été accordée aux approches basées région vu leurs multiples avantages comparé à la famille des approches basées contour. De ce fait, nous avons pu mettre en évidence les points forts et faibles des trois grandes classes des contours actifs basé région, à savoir les approches globales, locales et hybrides.Ce travail nous a mené à proposer une fonctionnelle d’énergie régissant l’évolution ducontour, combinant des statistiques locales (moyennes et variances) et des statistiques globales (moyennes), avec une hybridation à poids dynamique de ces deux termes. Aussi, la rapidité de la convergence a été significativement améliorée en nous inspirant de l’algorithme par balayage (sweeping) pour proposer un algorithme rapide d’optimisation de la fonctionnelle. Ce dernier permet de calculer l’optimum de la fonctionnelle sans avoir à passer par l’équation d’Euler-Lagrange. Ces deux points constituent l’essentiel de notre contribution dans cette thèse. Enfin, pour valider nos résultats, une étude comparative et une évaluation quantitative ont été mises en oeuvre entre le modèle proposé et les modèles les plus en vue de la familledes contours actifs basés région. Voir les détails
Mots clés : Segmentation d’images, Restauration d’images, regularisation, Approches variationnelles, Ensembles de niveaux, Statistiques locales et globales
Etude, conception et simulation numérique d’un transistor MOSFET biaxial contraint
Due to the high need for faster electronic devices, with smaller size and higher performances, Researchers and manufacturers of Semiconductor devices make many efforts to face the difficulties and challenges to improve the performances of these semiconductor devices. One of the solutions consists of applying strained silicon on the conventional devices, in such a way that the structure of the MOSFET transistor on a massive substrate known as conventional does not change completely; however, its performances improve. In order to increase the mobility and speed of these electronic devices, Researchers are facing problems related mainly to the reduction in the size of the devices; these problems are known as short channel effects. The aim of this work is to conduct research allowing the study and the computer-aided design of an enhanced architecture of MOSFET transistors called a biaxial transistor using the SILVACO-TCAD process and device simulation software. The results obtained, allowed us then to determine the performances of this device and to compare them to those of the conventional transistor, to show the importance of the introduction of biaxial strain in the improvement of the carrier’s mobility and the devices speed, thus allowing obtaining better performances while continuing the scaling. Voir les détails
Mots clés : Biaxial, Biaxial strain, High-K material, Mobility, MOSFET, SILVACO-TCAD, simulation, Strained Silicon
Caractérisation non destructive et structurale de soudure d’acier inox duplex
Ce travail a porté sur l'estimation de l'effet de la composition chimique de différents métaux d’apport et l’apport de chaleur du procédé de soudage sur la microstructure et les propriétés mécaniques des soudures multi-passe en acier inoxydable duplex standard 2205. Nous avons utilisé trois matériaux d'apport, la nuance super duplex ER2594, la nuance duplex ER2209 et E2209-15. Les microstructures de différents passes de joints soudés sont étudiées en utilisant des techniques de caractérisation standard, telles que le microscope optique et le microscope électronique à balayage MEB, plus des tests non destructifs comme l’ultrason et diffraction des rayons x (DRX)…etc. La relation entre les propriétés mécaniques, la résistance à la corrosion et la microstructure des joints soudés est évaluée. On constate que les propriétés mécaniques de la soudure réalisé par la combinaison de ER2594 à la passe de racine et ER2209 en complément, sont meilleures que celles de la soudure exécuté par ER2209 seulement, dû au l’affinement des grains de la passe de racine et de la teneur élevée en éléments d'alliage comme le chrome Cr et l'azote N. La microstructure indique la présence d'austénite sous différentes morphologies dans la zone fondue ER2209, même dans le cas d’ER2594, mais avec un taux plus élevée et taille de grains plus fines, particulièrement l’austénite de type Widmanstätten. Les tests électrochimiques appliqués sur la première soudure dans une solution de NaCl 3,5% à température ambiante ont démontré une résistance à la corrosion supérieure à celle de la deuxième soudure.Finalement, le procédé de soudage qui a un apport thermique élevé, fournit un faible taux de ferrite et une large zone affectée thermiquement ZAT Voir les détails
Mots clés : Soudage à l'arc tungstène inerte gaz (TIG), acier inoxydable duplex, Métal d'apport, Test non destructif, Microstructure et Propriétés mécaniques