Ce travail fait une analyse approfondie des neurones dans le noyau cochléaire et des capacités de certains neurones à démoduler en amplitude à partir de l'information sonore. Plusieurs travaux de biologistes et de neurophysiologistes sont étudiés pour faire ressortir les qualités spécifiques de ces recherches en ce qui a trait aux modèles de neurones et réseaux de neurones aptes à démoduler un signal de type modulation d'amplitude. Le noyau cochléaire est le premier centre d'intégration de l'information sonore véhiculée par les fibres du nerf auditif. Le complexe du noyau cochléaire comporte trois divisions principales: antéroventrale (NCAV), postéroventrale (NCPV) et dorsale (NCD). Plusieurs types de réponses cellulaires y sont observés, et sont dûs à des mécanismes différents. Nous proposons un patron pour la partie antéroventrale du noyau cochléaire. Ce patron consiste en trois régions: la région primaire, la région transitoire et la région en dents de scie. À partir des travaux des biologistes et des neurophysiologistes, nous simulons une région qui est la région dite en dents de scies "chop-S". Un modèle physiologique de l'excitabilité de membrane des cellules "chop-S" a été développé à partir des équations d'Hodgkin et Huxley. Nous proposons un réseau de neurones spécialisés à partir des neurones en dents de scies "chop-S" pour modéliser le codage temporel de la modulation d'amplitude. Des réponses simulées à des stimulus simples sont décrites et comparées avec des résultats publiés. Ce modèle est utilisé afin d'étudier les représentations de la démodulation d'amplitude du signal. La distribution des neurones pourrait être organisée en canaux spécialisés pour coder l'enveloppe du signal modulé en amplitude. En même temps notre simulation montre que les entrées inhibitrices peuvent avoir un effet substantiel sur la régularité du signal de sortie de la cellule en dents de scie "chop-S". Mots clés: Noyau cochléaire, Neurones en dents de scies, Modèles neuronaux, Démodulation d'amplitude, Réseaux de neurones spécialisés.

Les lignes de transport et de distribution d'énergie électrique peuvent être exposées, durant la saison hivernale, à l'accumulation de glace. La présence de glace entraîne la dégradation des propriétés électriques de l'isolation des lignes et favorise l'apparition de l'arc de contournement. Les conséquences néfastes de l'accumulation de glace sur les isolateurs des lignes et des postes ont attiré l'attention des chercheurs. Les études entamées dans ce domaine consistent à déterminer la tension minimale de contournement, VMF, des isolateurs en porcelaine, en verre trempé, ou en matière synthétique recouverts de glace, soumis à la tension alternative ou continue dans les régimes d'accumulation et de fonte. Les études avancées dans le domaine du givrage des isolateurs se continuent actuellement dans le laboratoire des hautes tensions du Groupe de Recherche en Ingénierie de l'Environnement Atmosphérique (GRBEA) à l'UQAC et dans quelques autres laboratoires. Le but principal des études à l'UQAC consiste à établir une méthode standardisée de mesure de la tension de tenue maximale, VJM, des isolateurs recouverts de glace en fonction de plusieurs facteurs ayant trait au givrage et à la contamination. Cette méthode permettra de faire une conception adéquate des isolateurs destinés aux réseaux électriques dans les régions froides. Le projet actuel entrepris dans le cadre du programme du GREA consiste en particulier à la détermination de la tension de tenue maximale, VTM, des isolateurs en porcelaine de type standard IEEE en fonction des paramètres suivants: 1) le nombre d'isolateurs (pour deux types de glace: givre léger et verglas); 2) l'épaisseur de la glace (pour un type de glace: verglas); 3) la conductivité de l'eau (pour un type de glace: verglas). Les résultats des essais concernant les variations de la tension de tenue maximale, VTM ont démontré que les valeurs de V?, exprimées en kV en fonction du nombre d'isolateurs en présence du givre léger, sont plus élevées qu'en présence du verglas. Le verglas est donc plus dangereux du point de vue de la possibilité de l'amorçage de l'arc de contournement. Les résultats des essais concernant les variations de la tension de tenue maximale, VTM, exprimées en kV par mètre de distance d'arc, en fonction de l'épaisseur de glace, E, ont démontré que la valeur de VTM/m diminue avec la croissance de l'épaisseur: elle passe de 110 kV/m pour une épaisseur de 0,5 cm à 69,1 kV/m pour une épaisseur de 2,5 cm, soit une diminution d'environ 37%. À partir de 2,5 cm, la tension de tenue maximale, VTM, reste constante malgré la croissance de l'épaisseur du dépôt de glace. Les résultats des essais relatifs à la détermination de la tension de tenue maximale, VTM en fonction de la conductivité de l'eau ont démontré qu'une valeur élevée de la conductivité provoque une diminution sensible de la valeur de la VTM. Les essais effectués ont démontré que la croissance de la conductivité de l'eau de 4 u.S/cm à 150 u.S/cm a entraîné une diminution de la tension de tenue maximale de 137,2 kV/m à 69,1 kV/m, soit environ deux fois. La dernière partie de l'étude présentée dans ce mémoire concerne la comparaison entre les performances électriques des isolateurs recouverts de glace et celles des isolateurs pollués. Cette comparaison permet d'établir une certaine correspondance entre la sévérité de glace et celle de la pollution et de comparer l'épaisseur de glace accumulée, avec un taux de pollution sèche. Par exemple, la valeur de la tension de tenue maximale, VTM mesurée pour 6 isolateurs standards IEEE recouverts de verglas d'une épaisseur de 2,5 cm correspond à celle obtenue au cours d'essais sous brouillard propre avec un taux de pollution égal à 0,153 mg/cm2.

En présence de pluie, les lignes de transport d'énergie électrique se mettent à vibrer à la fréquence naturelle du conducteur. Les vibrations sont causées par la présence intermittente des charges d'espace et du vent ionique située sous les gouttes d'eau suspendues au conducteur. Depuis une dizaine d'années, une étude visant à déterminer les mécanismes de ce type de vibration a été entreprise par les chercheurs de l'Université du Québec à Chicoutimi. De nombreux tests ont été réalisés notamment afin de mettre en évidence l'amplitude des forces en jeu ainsi que l'influence des conditions expérimentales (intensité des précipitations, polarité et valeur du champ électrique à la surface du conducteur) sur l'amplitude de vibration. Les résultats issus de ces études ont servi à valider le modèle conçu dans le cadre du présent travail. L'objectif est d'élaborer un modèle destiné à simuler numériquement les vibrations induites par effet de couronne sur les lignes de haute tension de grandeur réelle, en tenant compte de la variation des paramètres tels que: type de conducteur, intensité des précipitations, valeur et polarité du champ électrique à la surface du conducteur. Pour ce faire, la méthode des éléments finis a été utilisée et plus particulièrement la méthode de superposition modale. Cette méthode permet de transformer l'équation différentielle de base en un système d'équations différentielles découplées où chaque équation représente un mode de vibration. La discrétisation du temps a été réalisée à l'aide d'une méthode basée sur les différences finies. La variation dans le temps de la force induite par effet de couronne utilisée dans cette étude est de forme impulsionnelle. Cette forme donne des résultats satisfaisants et plus réalistes qu'en utilisant une forme sinusoïdale telle qu'utilisée dans les études antérieures. Dans un premier temps, un programme a été conçu pour modéliser les vibrations d'un conducteur d'une longueur de 3,58m, existant en laboratoire. Les résultats obtenus en utilisant ce conducteur ont permis de valider les facteurs d'amortissement. L'équation d'équilibre d'une goutte d'eau soumise à un champ électrique nous a permis de déterminer le moment d'éjection des gouttelettes d'eau. Un phénomène de battement a été observé expérimentalement ainsi que lors des simulations avec l'équation d'équilibre. Ce phénomène démontre que les simulations effectuées avec l'équation d'équilibre représentent bien la réalité. Dans un deuxième temps, des simulations ont été effectuées sur deux lignes réelles en faisant varier les paramètres cités ci-avant. Les résultats obtenus sont conformes avec les observations effectuées sur le terrain: l'amplitude des vibrations est de l'ordre de 1 à 5 cm avec une fréquence variant de 0,2 à 3 Hz. La méthode de superposition modale utilisée pour modéliser les vibrations induites par effet de couronne a permis de reproduire plusieurs modes de vibration lors des simulations réelles contrairement aux simulations obtenues avec la méthode de Wilson qui n'excitait que le premier mode. De plus, le temps de calcul est très court avec la superposition modale permettant ainsi l'utilisation d'un plus petit pas de temps et par conséquent une augmentation de la précision dans les calculs. Donc la méthode de superposition modale s'est avérée un bon choix.

L'électrolyse de l'aluminium est un procédé électro-chimique hybride qui consiste à produire du métal, par l'entremise d'un courant électrique et d'alumine dissoute dans un bain de cryolithe à température élevée. Actuellement, les modèles mathématiques représentant la dynamique de ce procédé sous forme de bilans massique et énergétique sont constitués d'équations différentielles ordinaires couplées, non-linéaires et à coefficients variants. L'objectif de ce mémoire est d'identifier à partir d'un modèle non-linéaire existant, un modèle linéaire à coefficients constants. Un simulateur numérique est élaboré pour la résolution du système d'équations différentielles et pour l'identification paramétrique des fonctions de transfert qui sont à la base du modèle linéaire. Le modèle obtenu est représentatif du modèle non-linéaire, lorsqu'il est appliqué aux alentours des conditions normales d'opération. De plus, par la réduction du modèle linéaire découplé, on obtient un modèle de contrôle aussi valable, mais de dimension réduite et d'une grande simplicité. L'analyse dynamique du système démontre que les réponses à l'échelon associées à ce procédé complexe sont simples, ayant soit la forme d'une exponentielle, d'une rampe ou d'une combinaison de ces dernières.

Les résultats d'une étude relative à l'accumulation de la glace sur les conducteurs portés à un potentiel élevé, ont démontré que la structure de la glace déposée dépend de la polarité et de la valeur du champ électrique à la surface du conducteur. La structure de la glace devrait être reliée à la nature et à l'intensité des décharges par effet de couronne, lesquelles sont fonction de la polarité et de la valeur du champ électrique. Dans cette étude, certaines conséquences des effets de la décharge de couronne en tension alternative et en tension continue, sur un cône de glace porté à différentes températures inférieurs à 0°C, ont été examinées. Premièrement, la perte de volume à la pointe du cône de glace placé à une distance de 2 cm d'une grille en acier inoxydable a été mesurée en fonction de la température (de -5°C à -20°C) et de la tension (de 15 kV à 25 kV). Deuxièmement, la vitesse du vent ionique a été mesurée sous la grille en utilisant un tube de Pitot connecté à un capteur de pression. Il a été démontré, pour des valeurs données de tension et de température, que le taux d'érosion de glace était plus élevé en tension alternative qu'en tension continue. En plus, il a été observé que la vitesse du vent ionique était approximativement la même sous les tensions alternatives et continues positives. La vitesse du vent ionique et le transfert d'énergie aux aspérités de glace par les ions et les électrons ne semblent pas être les facteurs responsables de la création des différences de la structure de glace sous des différentes polarités de la tension.

L'opération d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium est une tâche complexe. Pour aider les opérateurs dans leur travail, des systèmes automatiques essaient de garder ce système à l'intérieur de limites d'opération normales. Ces systèmes réalisent leur contrôle en se basant sur un nombre restreint de paramètres et ne peuvent diagnostiquer un problème ou réagir à une situation urgente. L'opérateur est mis à profit pour régler ces cas. Pour l'assister dans les circonstances pressantes et pour s'assurer que les actions prises par l'opérateur soient les meilleures, un système expert a été construit en se basant sur l'expertise qu'ils ont développée avec les années. Un modèle de représentation des connaissances pour une cuve d'électrolyse est proposé. Il couvre le domaine de l'alimentation en alumine et plus particulièrement les alarmes, les problèmes mécaniques, les effets anodiques et la boue. Ce modèle se base sur le savoir d'experts soit des opérateurs, chercheurs et ingénieurs impliqués dans le développement et l'opération de la cuve A-310. Ce modèle a été vérifié à l'aide des experts. Le système expert présenté intègre cette expertise dans une coquille de système expert, Comdale/X, et la rend disponible à tous ceux qui s'intéressent à une opération plus efficace d'une cuve d'électrolyse de l'aluminium.

La détection de la hauteur tonale dans un signal de parole est un problème complexe et important pour des applications en reconnaissance de parole continue. Lorsqu'on souhaite détecter la hauteur tonale sur la parole téléphonique, la difficulté est plus grande, puisque la fréquence fondamentale n'est pas claire dans le signal. Nous proposons un modèle pratique basé sur des connaissances psychoacoustiques et physiologiques de l'oreille. En effet, cette dernière est capable d'extraire la hauteur tonale du signal de parole téléphonique. Le modèle proposé comprend trois éléments: un banc de filtres auditifs qui simule les mouvements mécaniques de la membrane basilaire; un modèle fonctionnel qui calcule des pseudo-histogrammes périodiques reliés à la période de la fréquence fondamentale; l'élément final combine la sortie des histogrammes pour extraire la hauteur tonale. Ce modèle est testé sur des données de parole numérisées à travers le réseau téléphonique de la région de Montréal. Les résultats des expériences indiquent que cette approche permet d'obtenir la hauteur tonale même si l'énergie de la composante fondamentale du signal de parole est très faible.

Divers essais furent réalisés dans le but de déterminer le niveau de la tension minimale de contournement VMF des isolateurs antibrouillard en porcelaine. Ceci, sous tension alternative ou continue, de polarité positive ou négative, dans les régimes d'accumulation ou de fonte. De façon générale, les résultats obtenus ont montré qu'une augmentation de l'épaisseur de la glace accumulée provoque une diminution du niveau de la tension VMF. Dans les mêmes conditions atmosphériques d'accumulation, la plus basse tension VMF est rencontrée sous tension continue négative; même si dans ce dernier cas, aucune augmentation notable de la quantité de glace accumulée n'a été observée. En régime d'accumulation, la tension appliquée aux isolateurs est augmentée immédiatement après la période d'accumulation de glace pour réaliser l'essai de contournement. Tandis qu'en régime de fonte, une longue période (de 3 à 5 heures) de réchauffement est intercalée entre la période d'accumulation et l'augmentation de la tension. En régime d'accumulation, la température ambiante a été maintenue constante pendant tout l'essai à environ -12°C; en régime de fonte, elle a été augmentée de -12°C à environ 0°C avant l'augmentation de la tension. Afin de s'assurer de la présence d'une couche d'eau à la surface de la glace accumulée sur les isolateurs, il est préférable de prolonger le régime de fonte le plus longtemps possible lorsque la température de 0°C est atteinte. Cependant, il est préférable d'appliquer plus rapidement la tension d'essai si de fortes décharges érodent la glace tout en entraînant un égouttement prématuré de l'eau de fonte. En régime d'accumulation sous tensions alternatives ou continues, avec une précontamination modérée de 0.05 mg/cm2, la tension VMF diminue d'environ 16 % par rapport à sa valeur en l'absence de contamination. Une précontamination légère de 0.01 mg/cm2 provoque une diminution de la tension VMF d'environ 4 % comparativement à celle mesurée avec des isolateurs propres. De façon générale, la tension VMF est du même ordre de grandeur en courant alternatif (C.A.) qu'en courant continu négatif (C. C.-) ; elle est environ 18% plus élevée en courant continu positif (C. C.+). En régime de fonte, la plus basse tension VMF est obtenue après avoir accumulé une quantité de givre lourd correspondant à une épaisseur d'au moins 2 cm de glace sur le conducteur témoin. Une baisse d'environ 4% (3 W) de la tension VMF par rapport à sa valeur en régime d'accumulation a été observée pour les tensions alternatives et continues positives. Concernant la polarité négative, cette baisse de tension est de l'ordre de 24% (18 kV) Quelle que soit l'épaisseur de la glace accumulée ou la polarité de la tension (positive ou négative), le rapport entre l'énergie électrique fournie aux isolateurs et le volume d'eau éjectée des isolateurs pendant le test de contournement reste constant à 2.1 ml/kJ. En tension alternative, le dit rapport est établi en fonction d'une puissance électrique apparente; la valeur obtenue est de 1.94 ml/kV. A. s. En régime d'accumulation, des traces d'érosion sont observées à la surface des isolateurs avec une précontamination modérée de 0.05 mg/cm2. Des traces d'érosion similaires sont repérables sur des isolateurs non contaminés en régime de fonte sous tension alternative.

Un robot-cueilleur de tomates, devant être utilisé dans une serre, doit pouvoir faire la récolte des tomates mûres et, pour ce faire, son système de vision doit lui communiquer la direction de ces dernières. La détermination, par le système de vision, de la distance des tomates n'est pas nécessaire si un senseur est placé au bout du bras du robot pour lui indiquer quand arrêter lorsqu'il se déplace en direction d'une tomate. On propose un algorithme de localisation des tomates dans une image qui, dans un premier temps, localise le centre et le rayon de toutes les tomates dans une image couleur de la scène. On utilise à cette fin la transformation de Hough circulaire, c'est une technique qui permet de faire cette localisation sur la base de la forme circulaire des tomates. Cette technique est robuste à l'occlusion partielle d'une partie de la tomate par des feuilles ou d'autres tomates. Dans un deuxième temps, les tomates mûres qui sont rouges sont discriminées des autres qui sont vertes à partir de la couleur d'un certain nombre de points sélectionnés sur chacune. Une grande partie de cette thèse est consacrée à résoudre le problème de reconnaissance de la couleur. Ce problème, relativement simple sous des conditions d'illumination idéales, est particulièrement compliqué sous les conditions d'illumination qui prévalent le jour dans les serres par temps ensoleillé. Nous faisons une analyse du problème qui fait intervenir un modèle de réflexions de la lumière par les objets et un modèle de la caméra, et nous analysons l'irréversibilité du processus de mesure d'une caméra. Au chapitre V, nous faisons une analyse complète de la méthode de reconnaissance de la couleur de Wandell et Maloney. C'est une méthode qui, sous certaines conditions, permet d'estimer les conditions d'illumination et de compenser pour leurs effets. Cette méthode est nouvelle et n'a jamais été utilisée dans une application pratique car elle impose certaines prémisses difficiles à réaliser. Au chapitre VI on propose une solution à ces problèmes pour le cas de la reconnaissance de la couleur des tomates. Cette méthode est utilisée afin d'associer à chaque tomate un indice de couleur à partir duquel la tomate est classifiée comme étant soit mûre, soit non-mûre.

Les ouvrages soumis à des conditions climatiques hivernales sont susceptibles de recevoir une accumulation de glace pouvant nuire à leur intégrité ou à leur fonctionnement. Le travail présenté ici s'inscrit dans l'ensemble de l'analyse des données fournies par le système de mesure installé au site du Mont-Valin (Québec) et qui vise à étudier les caractéristiques des dépôts de glace sur différents types de conducteurs électriques, sans tension électrique, de courte et moyenne portées (35 et 100 m ). L'objectif de cette étude est d'analyser la validité des valeurs expérimentales recueillies, de les utiliser pour identifier des exemples typiques des différents modes de délestage <réduction de la charge de glace sur un câble), et d'approfondir l'étude d'un de ces modes. On rappelle quelques caractéristiques sur le givrage des câbles: L'évolution d'un événement de givrage se déroule généralement sur trois phases? une phase d'accumulation, une phase d'endurance et une phase de délestage. Trois grands types de glace sont identifiés selon 1'apparence de la glace et sa densité. Ce sont le givre léger, le givre dur et le verglas. La glace déposée sur un câble tend à prendre une forme intermédiaire entre celle d'un manchon circulaire et celle d'un manchon elliptique. Les différents types de délestage décrits sont le délestage par fonte, caractérisé par une température ambiante positive, le délestage par sublimation, caractérisé par une température négative et un faible taux de décroissance de la charge de glace, et enfin, le délestage par bris mécanique de la glace caractérisé par une température négative et un fort taux de décroissance de la charge de glace. On présente ensuite les conditions expérimentales. L'installation du Mont?Valin comprend quatre types de câbles ou groupe de câbles. Les conditions météorologiques ainsi que le poids de glace obtenu grâce aux cellules de charge fixées à une extrémité de chaque câble sont enregistrés localement puis transmis quotidiennement au centre de calcul du Groupe de Recherche en Ingénierie de l'Environnement Atmosphérique (SRIEA) de 1'Université du Québec à Chicoutimi CUGAC) par liaisons téléphoniques. Une telle installation engendre généralement de larges perturbations aléatoires des signaux électroniques correspondant aux différentes mesures. Il est donc essentiel d'évaluer la validité des données afin de déterminer quels ensembles de valeurs sont utilisables. La validation des données est effectuée en évaluant l'amplitude des perturbations aléatoires. Pour ce faire, on étudie les variations fictives de la charge de glace enregistrées alors qu'aucun dépôt de glace n'est présent sur les câbles. Pour chaque câble et chaque saison, un seuil minimum de variation de la charge de glace, en?deçà (duquel les valeurs ne sont pas retenues, est défini. Ces valeurs/seuils varient entre 20 g/m et 500 g/m selon les cas. L'étendue de cette variation s'explique par les différences de qualité des conditionneurs de signal utilisés, qui ne sont pas les mêmes pour tous les câbles, et qui sont souvent changés d'une année à l'autre pour un même câble. L'erreur commise en utilisant cette méthode est calculée, pour chaque seuil, par une méthode de Bayes. Les erreurs obtenues se situent entre 1% et 12%, et sont jugées acceptables. A 1'aide des critères dérivés des définitions données pour chaque mode de délestage ainsi que des limites imposées par la validation des données, on identifie quelques exemples typiques de décroissance de la charge de glace. Les exemples de délestage par fonte montrent des taux de décroissance de l'ordre de 1 kg/m.h sur des périodes de quelques heures. Les exemples de délestage par sublimation ont des taux de décroissance variant entre 10 et 50 g/m.h sur des périodes de plusieurs jours. Les remarques apportées par les comparaisons entre les différents cas de sublimation rencontrés sont en accord avec, le modèle analytique proposé par G. Lambrinos et al. (1987). Finalement, un exemple de délestage par bris mécanique de la glace est présenté. Le taux de décroissance est de 1'ordre de 250 g/m sur une période de quelques heures. Le délestage par bris mécanique de la glace étant la plus susceptible de provoquer des accidents (S. Fuheng et H. Shixiong, 1988), il apparaît le meilleur choix pour une étude plus approfondie. Une analyse systématique des corrélations entre les taux de délestage et les conditions climatiques montre que le vent observé pendant la période de délestage et la charge de glace accumulée sur le câble sont les facteurs les plus influents. Le mécanisme de rupture de la glace se produit par perte d'adhésion de la glace au câbles, suivis, dans certains cas, d'une rupture de la glace en tension. Une estimation des contraintes en adhésion, normale et en cisaillement, montre que les efforts créés par le vent sont négligeables par rapport à ceux causés par le poids de glace. L'influence du vent, mise en évidence dans l'étude statistique, peut s'exercer soit sous forme d'effet dynamique, soit en amorçant le processus de délestage. En conclusion, les données expérimentales du Mont?Valin permettent de prédire 1'ordre de grandeur des phénomènes de délestage de glace accumulée sur les câbles de courte à moyenne portées. On a pu mettre en évidence les facteurs les plus importants de délestage par bris mécanique de la glace. Le type de glace observé, pendant les saisons étudiées, se limitant au givre léger, il serait intéressant da poursuivre le programme d'acquisition de données, afin de compléter l'analyse par l'étude du délestage pour d'autres conditions météorologiques. On pourrait ainsi déterminer l'influence du type de glace sur le délestage par bris mécanique de la glace.