Liste des Thèses de doctorat
COMMANDE PREDICTIVE PAR LA THEORIE DES INTERVALLES FLOUS ET METAHEURISTIQUES
Dans ce travail, un contrôleur prédictif robuste basé sur la théorie des intervalles flous est introduit. Les paramètres variables du modèle du système sont représentés par des intervalles flous. En se basant sur les alpha-coupes et la sortie mesurée, à chaque période d’échantillonnage, un nouveau modèle de prédiction est construit et employé par la MPC pour définir le signal de commande. Cette méthode est cependant coûteuse en termes de temps de calcul. Par ailleurs, dans la deuxième partie de cette thèse, nous analysons l’application des métaheuristiques pour la détermination de la solution optimale en ligne de la commande prédictive. Pour cela, une comparaison entre trois métaheuristiques a été effectuée: algorithme de colonie de fourmis, optimisation par essaim de particules et l’algorithme de recherche gravitationnel. Les résultats montrent que l’algorithme d’essaim de particules converge plus rapidement. Celui-ci a été appliqué (par une étude expérimentale) pour la commande d’un robot mobile à deux roues. Après, une étude par simulation a été réalisée sur l’applicabilité des métaheuristiques multi objective pour la solution de la commande prédictive multi objective. Les résultats obtenus montrent que l’algorithme d’optimisation par essaim de particules multi objectif est encourageant pour les applications temps réel et peut être une alternative aux autres méthodes qui sont généralement plus difficiles à mettre en œuvre. Voir les détails
Mots clés : commande prédictive, intervalle flou, métaheuristiques, optimisation multi- objectifs
Contribution à la modélisation de structures et dispositifs passifs microondes basée sur l’utilisation de différentes techniques d’optimisation : Application aux filtres en guides d’ondes rectangulaires métalliques
In this work, we proposed a method for the synthesis of hollow waveguides filters. It consists of a combination of several calculations, simulations and optimizations techniques classified in a defined order to result in band-pass filters. It is a question of: First, to generate the coupling matrix starting from the filter specifications. Deduce the equivalent circuit and then convert it into a microwave structure, which consists of replacing the resonators and inverters of the circuit by resonant cavities and couplers. Once the circuit has been converted to a microwave structure, we need an analysis method to ensure the right conversion. For this, we used the segmentation method, which consists in fragmenting the structure into several basic elements (junction, bend and T-junction). Each element is analyzed separately using the mode-matching method, and then the structure is assimilated to a network made up of these basic elements. Since the final result requires optimization because it does not correspond perfectly to the specifications of the structure to be synthesized, we have studied and used three optimization techniques: genetic algorithms, particle swarm optimization and neural networks. To validate our synthesis method, we have successfully applied it to the synthesis of the Tchebychev, Dual-mode, and generalized Tchebychev band-pass filters. Voir les détails
Mots clés : filter, waveguide, Coupling matrix, Mode-matching, Segmentation method, Optimization techniques.
APPROCHE EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE DES ASSEMBLAGESCOMPOSITES A BASE DE FIBRE DE CARBONE
Ce travail étudie l'évolution des modes d’endommagement et les mécanismes de ruptures d’un assemblage boulonné en composite tissé fibre de carbone/époxy. Trois types de configurations sont étudiées : [0°,45°,0°,45°], [0°,45°,0°,45°]s et [0°,45°,0°,45°,0°]s. Afin d’analyser le comportement mécanique globale de l’assemblage, des essais de traction monotone sont effectués. L'évolution de l'endommagement est suivie simultanément par émission acoustique (A.E) et la corrélation d'image numérique (D.I.C). Les signatures acoustiques des quatre modes d’endommagement sont identifiées à savoir la fissuration matricielle, la décohésion fibre-matrice, le délaminage et enfin la rupture des fibres ; puis ils sont confirmées par des observations microscopiques au microscope électronique à balayage (MEB). Ces analyses combinées des données de ces deux techniques sont utilisées pour : - Identifier les différentes phases de comportement global et la chronologie d’endommagement des assemblages boulonnés. - Détecter les points d’amorçage et les phases de propagation des défauts. - Maitriser le processus d’endommagement des composites. Une analyse numérique par éléments finis est bien été étudiée en utilisant un modèle de matage pur et modèle d’assemblage boulonné. L’analyse microscopique sur des stratifiés sollicités en matage a permis d’établir la cinétique de l’endommagement par matage. Le matage est décrit comme un phénomène essentiellement dû à des micro-flambements de paquets de fibres à 0° et à +45°. Ces micro-flambements (ondulation hors plan) sont initiés en bord de trou et entraînent par la suite des délaminages et la rupture du stratifié. Les fibres à 0° jouent un rôle majeur dans la tenue au matage mais les plis à +45° (situés à l’extérieur du stratifié) interagissent avec la tenue des plis à 0° en s’opposant à la fissuration des plis à 0°.Mots clés : Composite woven, émission acoustique, assemblage boulonné, corrélation d'image numérique, endommagement. Voir les détails
Mots clés : Mots clés : Composite woven, émission acoustique, assemblage boulonné, corrélation d'image numérique, endommagement.
Etude numérique de la convection mixte turbulente Application à la ventilation des cavités chauffées
Ce travail s’inscrit dans le cadre d’une étude numérique de la convection mixte turbulent dans une cavité carrée ventilée, les parois de la cavité considérée sont maintenues adiabatique à l’exception de la paroi verticale droite qui est munie de trois ailettes dissipant la chaleur à une température constante. Les équations du phénomène considéré sont établies et discrétisées par la méthode des volumes finies.La turbulence est modélisée par le model k-ε standard. Le code Fluent est appliqué pour intégrer ces équations sur chaque volume de contrôle. L’algorithme Simple est utilisé pour la discrétisation des termes couplés de la pression - vitesse. Les résultats obtenus montrent que la variation de la position d’entrée et de sortie de l’air dans la cavité et la distance entre les blocs ainsi que le nombre de Richardson ont des effets importants sur la structure de l’écoulement et sur le nombre de Nusselt moyen. Voir les détails
Mots clés : Convection mixte, Cavité Carrée, Volumes Finies, Model k-ε Standard
MODELISATION AB INITIO DES DEFAUTS PONCTUELS DANS LES ALLIAGESINTERMETALLIQUES
Parmi les composés technologiquement intéressants, nous citons le ZrFe2 et NbFe2 auxquelsle présent travail est consacré. ce travail peut est scindé en deux grande parties: Dans la première,nous avons appliqué une méthode de calcul ab initio dite des pseudopotentiels, basée sur la théoriede la fonctionnelle de la densité (DFT), afin d’établir une corrélation entre propriétés magnétiqueset stabilité structurale des composés NbFe2, Zr0.5Nb0.5Fe2 et ZrFe2 dans les trois phases de LavesC14, C15 et C36, en ayant un intérêt particulier au cas du NbFe2 puisque ce dernier présente uncomportement magnétique très complexe. En effet, nous avons considéré l’état non magnétique,ferromagnétique ainsi que l’état antiferromagnétique. Pour ce dernier, toutes les configurationsmagnétiques possibles ont été considérées initialement, afin de mener une étude comparativecomplète et de porter un élément de réponse concernant l’état fondamental du composé NbFe2 enparticulier. Nous avons également calculé les énergies de formation, ainsi que les entropiesvibrationnelles dans les trois structures C14, C15 et C36, ce qui est très utile pour la discussion dela coexistence et la stabilité des différentes phases à hautes températures. Puis, nous avons préditl’évolution de l’expansion volumique, du module de compression, ainsi que la température deDebye de chacun des composés en fonction de la température. L’obtention de ces propriétésthermiques est difficile, voire couteuse expérimentalement, notamment pour des structurescomplexes telles que les phases de Laves. La deuxième partie du travail, est consacrée aux effetsdes éléments de transition, sur l’absorption de l’hydrogène dans le système C15-ZrFe2. Nous avonsétudié la préférence de site de l’hydrogène dans les différents sites interstitiels de Wyckoffdisponibles dans la phase C15, puis l’effet d’une série de métaux de transition sur les propriétésmagnétiques, structurales et énergétiques du composé ZrFe2, et ce, avant et après l’insertion del’hydrogène. Un intérêt particulier est accordé aux énergies de formation des hydrures, ainsi qu’auxénergies d’interaction entre atomes d’hydrogène à l’intérieur de l’hydrure. Voir les détails
Mots clés : Alliages Intermétalliques, défauts ponctuels, phases de laves, stabilité, Propriétés magnétiques, propriétés thermodynamiques, Insertion d'hydrogène, La théorie de la fonctionnelle de la densité DFT, Le Modèle Quasi-Harmonique de Debye
Contribution à l’Etude du Choix Optimal de l’Emplacement du Dispositif UPFC dans les Réseaux Electriques en Utilisant une des Méthodes Artificielles
With the increasing electric power demand, the operation of power system becomes more complex to operate within the indices power quality, and therefore will become less secure. The advent of Flexible Alternating Current Transmission Systems (FACTS) technology has coincided with the major restructuring of the electrical power industry; it can provide significant benefits in increasing system transmission capacity and power flow control flexibility and rapidity. Several types of FACTS exist and choosing the appropriate device depends on the objectives to reach. Unified Power Flow Controller (UPFC) is one of the most effective FACTS devices for enhancing power system security; however, to what extent the performance of UPFC can be brought out, it highly depends upon the location and parameter setting of this device in the system. A lot of research has been done on determining the optimal locations of FACTS devices in power systems. There are several methods permitting to find the optimal locations of FACTS devices according to specified criteria and constraints. Among these methods are found the Genetic Algorithm (GA) method. The latter is a global search and optimization technique which is based on the mechanisms of natural selection and genetics; it can search several possible solutions simultaneously and do not require any prior knowledge of the objective function. In this thesis, genetic algorithms technique is used to solve the problem of choosing the location and rating of FACTS to install. Five types of FACTS devices have been used in this study namely: SVC, TCSC, TCVR, TCPST and UPFC. These FACTS devices are used to maximize the system loadability in the network. Their position and size are determined using coefficients calculated when the load increases. To validate the efficacy of the technique used, has been applied on many IEEE standard electrical network test (14, 30 and 57 bus) using the MATLAB program. Voir les détails
Mots clés : Indices power quality, FACTS, UPFC, GA, global optimization, objective function, SVC, TCSC, TCVR, TCPST, loadability, MATLAB program
Elaboration par pulvérisation cathodique magnétron de couches minces en vue de leur utilisation comme biomatériaux. Caractérisation à l’usure et à la corrosion.
Depuis les deux dernières décennies les prothèses orthopédiques (de genoux, de hanches..) fabriquées en alliages métalliques (alliage de titane, CoCrMo, aciers inoxydables…) sont recouvertes d’un dépôt de céramique (nitrures, oxydes…) ou en HAP (hydroxyapatite) dans le but d’accroître la bio réactivité de leur surface mais aussi leur résistance à l’usure et à la corrosion. Cependant le système interaction matière vivante/biomatériaux reste peu étudié et donc méconnu notamment le problème des infections toujours présentes. C’est précisément dans cette optique que se fera ce travail de doctorat. On se propose donc de développer de nouveaux matériaux ternaires ou quaternaires à base de Me (avec Me= métal tel Ti, Zr, Ag…) par pulvérisation magnétron sur divers substrats pour améliorer leur résistance à l’usure et à la corrosion, tribo-corrosion. Ces matériaux seront élaborés sous forme de couches minces par un dépôts physiques en phase vapeur. L’un des objectifs de ces travaux de recherche sera de vérifier s’il existe une relation entre les propriétés mécaniques et structurales des matériaux obtenus et leur comportement biologique. Voir les détails
Mots clés : biomatériaux, tribologie, corrosion
Etude expérimentale et modélisation des cinétiques de transformation de phase dans un alliage de titane
The aim of this thesis is to experimentally study and to model the kinetics of α + β → β → αII phase transformations in Ti-6Al-4V alloy for isothermal and non-isothermal conditions. To this purpose, several technics have been performed (DSC, SEM, optical microscopy, in-situ electrical resistivity and XRD). The KM-JMA equation has been used to describe the kinetics of phase transformations during isothermal holdings. An approach based on the additivity rule has been developed to adapt the KM-JMA equation to non-isothermal phase transformations and is compared to the one using the fictitious time. Kinetics parameters (n, k and Q) have been determined using this approach and discussed based on the microstructural analysis. Mechanisms of the α + β → β → α phase transformations have been discussed by considering the microstructural analysis and the kinetics parameters already determined. Finally, the βm → αII phase transformation kinetics in isothermal conditions has been simulated with the MatCalc software and modelled using both the nucleation – growth theory and the KM-JMA equation. Voir les détails
Mots clés : Ti-6Al-4V, KM-JMA, additivity, nucleation – growth
Diagnostic des systèmes non linéaires par analyse statistique multi-variée
Le diagnostic de fonctionnement de systèmes peut être défini comme une suite d’opérations qui a pour objet de détecter et de localiser dans un système, les défauts internes (processus lui-même), les défauts externes (actionneur, instrumentation), les modes de fonctionnement anormaux et de caractériser ces défauts ou modes de fonctionnement. Parmi les méthodes employées, on distingue généralement celles utilisant un modèle paramétrique décrivant le comportement du système à surveiller ( méthodes à base de modèle analytique) de celles qui ne s’appuient que sur l’analyse des données prélevées sur les systèmes comme, par exemple, la reconnaissance de formes. L’optimisation des processus et leur fonctionnement passe donc par une mise en place d’un système de surveillance du fonctionnement de ces processus. En effet, pour améliorer la conduite d’un système, il faut connaître, à chaque instant, l’état de fonctionnement de ce système et pouvoir discriminer états normaux et anormaux. Dans certaines situations, il est même nécessaire de prévoir l’évolution de l’état du système et de proposer un pronostic d’évolution des modes de fonctionnement. De plus, il est important de résoudre le problème lié à l’information : l’exploitant a besoin d’informations cohérentes pour gérer son processus. Dans le cadre d’une approche à base de modèle, l’objectif est mieux maîtriser la modélisation des systèmes (y compris les limites de modélisation) pour développer des approches de diagnostic robustes vis-à-vis des incertitudes de modélisation et des imprécisions de connaissance de façon plus générale. La complexité des mécanismes mis en jeu (les cinétiques non linéaires, les paramètres variant dans le temps, l’absence de mesures fiables) impose le développement et l’utilisation de techniques avancées de l’automatique pour développer une stratégie de diagnostic de fonctionnement en temps réel. Il est question donc d’utiliser des techniques de traitement de données pour développer des stratégies de diagnostic des systèmes. Ainsi des techniques d’identification des systèmes qui utilisent les mesures disponibles sur le processus telles que l’analyse en composantes principales (ACP) sont à développer. Il faut rappeler que l’analyse en composantes principales est une méthode linéaire, alors que la plupart des systèmes physiques ont des comportements non linéaires. Ceci a motivé un certain nombre de travaux pour étendre la portée de l’analyse dans un cadre non linéaire. Voir les détails
Mots clés : Sureveillance des capteurs, Analayse en composantes principales (ACP) et (ACPNL), statistique multivariée et ANN
RESOLUTION DES EQUATIONS D’ETAT LINEAIRES D’ORDRE FRACTIONNAIRE
Dans ce travail, la résolution de l’équation d’état fractionnaire dmx(t)/dtm= Ax(t)+Be(t) , 0 < m< 1, représentant les systèmes linéaires fractionnaires d’ordre commensurable, pour tous les cas de figure des valeurs propres de la matrice d’état A et l’ordre de différentiation m a été proposé. Les expressions explicites des solutions homogènes et non homogènes de cette équation d’état fractionnaire ont été développées. Pour différentes valeurs propres de la matrice d’état A et l’ordre m, les solutions obtenues sont des combinaisons linéaires de fonctions fondamentales fractionnaires appropriées dont les transformées de Laplace sont des fonctions irrationnelles. Les approximations de ces fonctions irrationnelles par des fonctions rationnelles ont été obtenues pour que les solutions de l’équation d’état fractionnaire soient des combinaisons linéaires de fonctions exponentielles, cosinus, sinus, cosinus amorti et sinus amorti classiques. Des exemples illustratifs pour tous les cas de figure des valeurs propres de la matrice d’état A et l’ordre m ont été présentés et les résultats obtenus ont été très satisfaisants. Voir les détails
Mots clés : Décomposition modale